Automação Robótica Permite Usinagem Secundária Lights-Out na Swiss Productions

Este vídeo é uma visão geral da Swiss Productions e da implementação do robô que permitiu a usinagem lights-out para a empresa. (Crédito do vídeo: Swiss Productions Inc.)

 

O cenário de produção ideal para uma oficina é que um único equipamento usina as peças completamente. A Swiss Productions Inc., de Ventura, Califórnia, possui tecnologia de usinagem capaz de fazer isso. Para alguns trabalhos, no entanto, peças que são primeiro usinadas em um centro de torneamento CNC requerem usinagem secundária em uma fresadora, e com isso vem a necessidade de um operador para cuidar dessas máquinas de segunda operação. Tipicamente.

No entanto, a Swiss Productions adicionou recentemente dois robôs colaborativos (cobots) para atender a um par de suas fresadoras CNC compactas de segunda operação. A nova automação permite que as máquinas funcionem sem supervisão por longos períodos durante o dia e até mesmo lights-out por oito horas à noite, garantindo à empresa 64 horas de usinagem noturna não tripulada a cada semana de trabalho de quatro dias.

Além disso, os cobots oferecem vantagens: podem trabalhar com segurança ao lado de humanos sem as cercas comumente necessárias para robôs industriais, são intuitivos de programar e muitas vezes podem ser facilmente realocados para outros equipamentos, conforme necessário.

Dito isso, os robôs integrados pela Swiss Productions Inc. oferecem todos esses benefícios mais um. Ou seja, um sétimo eixo, que, em comparação com robôs convencionais de seis eixos, proporciona flexibilidade adicional, mais semelhante ao movimento do braço humano, para contornar obstruções como portas de máquinas-ferramenta e operar em espaços confinados. De fato, os dois robôs da oficina até fecham as portas das máquinas e apertam o botão de ciclo de partida por conta própria, permitindo que as pessoas que antes cuidavam das máquinas realizem tarefas mais valiosas do que simplesmente carregar e descarregar máquinas.

Com os sensores de segurança do OB7, o robô pode trabalhar em alta velocidade quando não há pessoas nas proximidades e, em seguida, reduzir para velocidades seguras para humanos ou parar quando há pessoas por perto. (Créditos da foto: Swiss Productions Inc.)

Automação com um Braço

Começando com apenas 12 máquinas de parafusos em 1982, o crescimento da Swiss Productions é impressionante, pois agora abriga mais de 50 máquinas de parafusos, 30 máquinas de operação secundária e 10 estações de inspeção por vídeo. Os recursos da oficina de usinagem de precisão incluem usinar peças com diâmetros tão pequenos quanto 0,019 polegada até 2,5 polegadas de diâmetro. Como uma operação de alto volume, ela produz mais de 2 milhões de peças por mês para as indústrias médica, eletrônica, aeroespacial, automotiva e de irrigação, bem como para o governo.

Com mais de 50 máquinas de parafusos, 30 máquinas de operação secundária e 10 estações de inspeção por vídeo, os recursos da oficina de usinagem de precisão incluem usinar peças com diâmetros tão pequenos quanto 0,019 polegada até 2,5 polegadas de diâmetro.

A Swiss Productions descobriu que atender manualmente suas fresadoras de segunda operação estava se tornando um gargalo, impedindo-a de acompanhar as demandas dos clientes. Em 2018, Timo Lunceford, vice-presidente/gerente geral, e seu tio, o vice-presidente sênior da Swiss Productions, Richard Petrash, identificaram uma série de diferentes modelos potenciais de robôs de atendimento a máquinas enquanto pesquisavam possibilidades de automação para as duas fresadoras Haas VF2 Mini Mills de segunda operação da empresa.

"Decidimos pela Productive Robotics porque eles eram locais e ofereciam um robô amigável ao usuário com configuração rápida", diz Lunceford. "Testamos quatro robôs e continuávamos voltando ao OB7."

A apreciação de Lunceford por este robô está enraizada em seu design e facilidade de uso. Para configurar inicialmente o robô, ele facilmente rola até uma máquina e trava no lugar com rodízios embutidos e pés niveladores. Então, em vez de programar com código, um operador "ensina" o robô seus movimentos necessários, o que leva de 15 a 40 minutos, dependendo da complexidade da peça. O operador pega a alça do robô (na extremidade do braço). O robô está flutuando e solto nesse ponto e, portanto, pode ser facilmente movido. Se o operador quiser que o robô pegue peças de uma placa, por exemplo, ele o puxará até a peça e, em seguida, pressionará um botão na alça que fecha a garra na peça. Dessa forma, o robô sabe que a intenção é pegar aquela peça. Em seguida, o operador move o robô, com a peça na mão, para onde ele deve ir. Uma vez na posição onde deve estar, o operador pressiona outro botão que abre a garra para soltar a peça.

Comparado com robôs tradicionais de seis eixos, o sétimo eixo do OB7 fornece flexibilidade adicional para contornar obstruções e operar em locais de trabalho confinados. Segundo Bogart, o sétimo eixo é o que faz o robô se mover como um braço humano, designando-o como único no mercado de robôs.

O robô foi ensinado pelos operadores da Swiss Productions a alcançar o interior das Mini Mills em que estão trabalhando, pegar as peças concluídas e movê-las lateralmente. Em seguida, eles sopram os colletes que estão sendo usados para segurar as peças. Seus raios de giro rápidos permitem que fechem a porta da máquina, verifiquem se a porta está bem fechada e, em seguida, girem para apertar o botão de início do ciclo que está a 180 graus da localização anterior.

Zac Bogart, presidente da Productive Robotics, diz que sua empresa queria atingir operadores que não sabem nada sobre programação de robôs. "Olhamos para o desenvolvimento do OB7 como: 'se uma pessoa pode dizer a outra como fazer o trabalho, não deveria uma pessoa ser capaz de dizer a um robô como fazer o trabalho da forma mais próxima possível?'", diz Bogart.

A Productive Robotics também tenta fazer seu robô funcionar como um cérebro humano o máximo possível. "Quando construímos nossos robôs, eles passam por um processo onde cada uma das sete juntas do robô aprende sobre si mesma", diz Bogart. Ele explica que o robô aprende sobre suas especificidades internas, incluindo engrenagens, rolamentos e motores, para que possa se mover com precisão e suavidade. Esse processo leva cerca de 15 a 20 minutos para cada junta.

Desde que a Productive Robotics e a Swiss Productions têm trabalhado juntas, seu relacionamento se tornou próximo. Lunceford diz que permite que a Productive Robotics use sua oficina como base de lançamento, aceitando entrevistas com outras empresas que estão buscando investir em um OB7. As empresas visitam a Swiss Productions para ver por si mesmas como o robô se integrou aos recursos da oficina.

"O relacionamento comercial/de trabalho com a Productive Robotics combinado com seu serviço pontual tem sido de primeira linha", explica Lunceford. "Tudo o que pedimos, precisamos ou sugerimos, a empresa implementou."

Liberando Humanos para Tarefas Críticas

Embora os humanos sejam amplamente removidos de uma operação quando os robôs entram nela, esses humanos são liberados para fazer tarefas onde sua inteligência, que os robôs não possuem, é necessária.

"As pessoas tendem a ver os robôs como substitutos dos humanos", diz Lunceford. "Mas não são. Eles estão eliminando tarefas manuais tediosas do dia a dia que podem ser realizadas por um robô e, então, essa pessoa pode fazer coisas que o robô não pode fazer. O robô não pode pensar ou projetar. Ele só pode fazer movimentos de entrada e saída e apertar um botão."

Lunceford e sua equipe na Swiss Productions experimentaram isso por si mesmos após a implementação de seus robôs OB7. A automação ajudou a aumentar a capacidade das máquinas na oficina sem precisar contratar ninguém ou demitir ninguém. Quando comprou seu primeiro robô, a empresa tinha apenas quatro máquinas em seu departamento de ferramentaria. Agora tem 10 e duas delas estão rodando com os robôs.

A Swiss Productions Inc. possui dois OB7s que rodam em suas Haas VF2 Mini Mills. Uma Mini Mill executa um pedido de 6.000 peças enquanto a outra executa um pedido de 2.400 peças. A oficina geralmente usina suas próprias garras para os robôs. A Production Machining soube do OB7 em uma casa aberta da Absolute Machine Tools. A empresa distribui e presta serviços ao robô e é atualmente um dos únicos integradores autorizados do OB7 para centros de usinagem CNC.

Esses operadores agora operam tornos enquanto também mantêm as estações dos OB7s e inspecionam peças. Um operador é designado para cada um dos dois robôs e é responsável por remover as peças concluídas da mesa do robô a cada poucas horas e inspecioná-las enquanto o robô continua a realizar sua tarefa de carregamento. Com esses robôs, os operadores podem fazer três tarefas no lugar de uma, tornando-os muito mais eficientes.

Embora o robô não seja cercado, é seguro para humanos estarem perto do robô. Portanto, não há razão para fazer o robô parar a produção. "Ao contrário de robôs industriais que carecem da detecção de força necessária para permitir que operem com segurança entre pessoas, os robôs colaborativos têm a detecção de força necessária para permitir que o robô pare quando esbarra em um objeto ou pessoa", diz Bogart. "O OB7 é seguro porque pode sentir se esbarra em algo inesperadamente. Se esbarrar em algo, ele para automaticamente."

Outros Ativos de Automação

A Swiss Productions colocou seu investimento em automação em bom uso integrando usinagem lights-out para suas máquinas de segunda operação, o que aumentou significativamente o prazo de entrega da oficina. Um tamanho de lote típico para as Mini Mills da oficina que os robôs atendem consiste em um pedido de 6.000 peças em uma das máquinas e um pedido de 2.400 peças na outra máquina. "Se eu tivesse uma pessoa rodando o pedido de 2.400 peças, provavelmente levaria oito semanas para completar esse trabalho", explica Lunceford. "Cortamos esse tempo pela metade porque agora podemos rodar essa máquina lights-out com o robô."

Não ter que programar robôs é outra economia de tempo. Como os OB7s levam apenas 15 a 20 minutos para configurar para uma peça simples, cada configuração economiza esse tempo, segundo Lunceford. "Então, digamos que você faça 30 a 40 configurações por ano, essa é uma quantidade incrível de tempo que você está economizando", diz ele.

Ele também comenta sobre o sistema simples de plug-and-play que o robô oferece e diz que não ter que digitar números nos CNCs das máquinas é uma economia de tempo adicional.

Aqui está uma espiada nos dois OB7s rodando na Swiss Productions. (Crédito do vídeo: Swiss Productions Inc.)

 

Robôs Após a Realocação

Como a Swiss Productions experimentou grande sucesso ao implementar seus dois robôs OB7, planeja comprar mais após se mudar para uma instalação maior em Liberty Lake, Washington, no outono de 2022.

Lunceford explica que os 37 funcionários da empresa não estão todos se mudando com a empresa. Na verdade, apenas 14 estão planejando se mudar com ela. Embora ele diga que a empresa provavelmente contratará 10 pessoas, a oficina precisará ser inovadora e integrar mais robôs. Ele diz que as Haas Mini Mills ficarão frente a frente no novo local, então ele planeja comprar robôs que possam operar duas máquinas simultaneamente.

Enquanto isso, a Productive Robotics continuará a avançar sua tecnologia para desenvolver robôs mais fáceis e rápidos para os usuários implementarem, tornando-os mais inteligentes. Bogart diz que a indústria está exigindo tecnologia mais inteligente em geral – não apenas para robôs.

Ele também dá a entender sobre uma tendência que abraça a ideia de terceiros criando acessórios para trabalhos específicos, como soldagem ou inspeção, em um robô genérico.

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

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

O Sétimo Eixo do OB7 e uma Impressora Digital

Com foco no design de seus robôs para o melhor ajuste para a maioria dos trabalhos, a Productive Robotics criou o OB7 com um sétimo eixo ou sétima junta. Este sétimo eixo é a característica que permite ao robô contornar obstruções, como um braço humano pode. Sem o sétimo eixo, esse movimento é impossível, de acordo com Zac Bogart, presidente da Productive Robotics.

"O sétimo eixo é o movimento que você usa se estiver lutando braço de ferro – usando o movimento do seu braço superior", explica Bogart. "Esse é o movimento que dá às oficinas de usinagem a flexibilidade de colocar o robô em algum lugar diferente de bem no meio da área de trabalho, então é muito mais amigável ao usuário."

Embora o OB7 da Productive Robotics seja relativamente novo no mercado, a tecnologia vem evoluindo desde os anos 1980, quando Bogart desenvolvia robôs no negócio de efeitos especiais de filmes. Esse trabalho permitiu que ele projetasse sistemas de câmera controlados roboticamente que os operadores de câmera podiam programar por conta própria. Isso significava, para ele, que ele precisava criar um sistema que não exigisse programação, o que ele fez.

"Naqueles dias, você o pilotava com joysticks como um avião modelo", ele explica. "Então, o computador aprendia todos esses movimentos e era capaz de recriá-los no filme."

Cerca de oito anos atrás, Bogart iniciou uma nova empresa focada exclusivamente em robôs; assim, a Productive Robotics nasceu, e então surgiu o que agora é chamado de OB7 em 2017. Desta vez, porém, Bogart reconheceu que os computadores se tornaram mais sofisticados, permitindo uma criação de robôs menos desafiadora e mais gratificante.

A compreensão de Bogart sobre a tecnologia de robôs vem da tecnologia semelhante que ele aprendeu na outra empresa que possui e que fabrica sistemas de impressão digital de alta qualidade. Segundo ele, embora não pareçam semelhantes, as impressoras digitais são projetadas para controlar muitos elementos com um computador, assim como os robôs.

"A tecnologia evoluiu até aqui, e esse é o fio condutor comum", ele explica.