Robô Humano Automatiza Operações Secundárias de Usinagem

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


O cenário de produção ideal para uma oficina é um equipamento para usinar peças completas. A Swiss Productions Inc. de Ventura, Califórnia, possui tecnologia de usinagem capaz de fazer isso. Para alguns trabalhos, no entanto, as peças que são usinadas primeiro em um centro de torneamento CNC exigem trabalho de usinagem secundária em uma fresadora e, com isso, surge a necessidade de um operador cuidar dessas máquinas secundárias. Tipicamente.

No entanto, a Swiss Productions adicionou recentemente dois robôs colaborativos (cobots) para cuidar de algumas de suas usinas CNC compactas de segunda operação. A nova automação permite que as máquinas funcionem sem supervisão por longos períodos de tempo durante o dia e até mesmo se apaguem por oito horas à noite, garantindo assim à empresa 64 horas de usinagem noturna sem supervisão a cada semana de trabalho de quatro dias.

Além disso, os cobots oferecem vantagens, pois podem trabalhar com segurança ao lado de humanos sem a cerca normalmente necessária para robôs industriais, são intuitivos de programar e muitas vezes podem ser facilmente redistribuídos para outros equipamentos, conforme necessário.

Dito isso, os robôs que a Swiss Productions Inc. integrou oferecem todos esses benefícios mais um. Ou seja, um sétimo eixo, que, comparado aos robôs convencionais de seis eixos, oferece flexibilidade adicional, mais parecida com o movimento do braço humano para contornar obstruções como portas de máquinas-ferramenta e operar em espaços confinados. Na verdade, os dois robôs da oficina até fecham as portas das máquinas e iniciam o ciclo por conta própria, permitindo que as pessoas que cuidavam das máquinas executem tarefas mais valiosas do que simplesmente carregar e descarregar máquinas.

Com os sensores de segurança do OB7, o robô pode trabalhe em alta velocidade quando não houver pessoas nas proximidades e depois diminua para velocidades seguras para humanos ou pare quando as pessoas estiverem próximas. (Créditos das fotos:Swiss Productions Inc.)

Automação com braço

Começando com apenas 12 parafusadeiras em 1982, o crescimento da Swiss Productions é impressionante, pois agora abriga mais de 50 parafusadeiras, 30 máquinas de operação secundária e 10 estações de inspeção de vídeo. Os recursos da oficina mecânica de precisão incluem peças de usinagem com diâmetros tão pequenos quanto 0,019 polegadas até 2,5 polegadas de diâmetro. Como uma operação de alto volume, 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 parafuso, 30 secundárias máquinas de operação e 10 estações de inspeção de vídeo, as capacidades da oficina de precisão incluem peças de usinagem com diâmetros tão pequenos quanto 0,019 polegadas até 2,5 polegadas de diâmetro.

A Swiss Productions descobriu que cuidar manualmente de suas fresadoras de segunda operação estava se tornando um gargalo, impedindo-a de atender às demandas dos clientes. Em 2018, Timo Lunceford, vice-presidente/gerente geral, e seu tio, vice-presidente sênior da Swiss Productions Richard Petrash, identificaram vários modelos potenciais de robôs de manutenção de máquinas enquanto pesquisavam possibilidades de automação para o Haas VF2 de dois segundos da empresa. Mini Moinhos.

“Nós optamos pela Robótica Produtiva porque eles eram locais e ofereciam um robô fácil de usar com configuração rápida”, diz Lunceford. “Testamos quatro robôs e continuamos 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 rola facilmente para uma máquina e trava no lugar com rodízios embutidos e pés niveladores. Então, em vez de programar com código, um operador “ensina” ao robô o movimento necessário, que leva de 15 a 40 minutos, dependendo da complexidade da peça. O operador segura 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 então apertará 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, peça na mão, para onde quer que ele vá. Uma vez na posição onde deveria estar, o operador aperta outro botão que abre a garra para soltar a peça.

Comparado com os robôs tradicionais de seis eixos, o sétimo eixo do OB7 oferece 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 para o mercado de robôs.

O robô foi ensinado pelos operadores da Swiss Productions a alcançar os Mini Mills em que estão trabalhando, pegar peças concluídas e mover-se lateralmente com elas. Em seguida, eles sopram as pinças que estão sendo usadas para segurar as peças. Seus raios de giro rápido permitem que eles fechem a porta da máquina, verifiquem se a porta está bem fechada e, em seguida, gire para pressionar o botão de início de ciclo que está a 180 graus do local anterior.

Zac Bogart, presidente da Productive Robotics, diz que sua empresa queria atingir operadores que não sabem nada sobre programação de robôs. “Nós olhamos para o desenvolvimento do OB7 como, 'se uma pessoa pode dizer a outra pessoa como fazer o trabalho, uma pessoa não deveria ser capaz de dizer a um robô como fazer o trabalho da mesma maneira possível? ?'” diz Bogart.

A robótica produtiva também tenta fazer seu robô funcionar como um cérebro humano, tanto quanto possível. “Quando construímos nossos robôs, eles passam por um processo em que cada uma das sete articulações 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. Este processo leva cerca de 15 a 20 minutos para cada articulação.

Desde que a Productive Robotics e a Swiss Productions estão trabalhando juntas, seu relacionamento se tornou próximo. Lunceford diz que permite que a Productive Robotics use sua loja como plataforma de lançamento, aceitando entrevistas com outras empresas que desejam investir em um OB7. As empresas visitam a Swiss Productions para ver por si mesmas como o robô se integrou às capacidades da loja.

“A relação de negócios/trabalho com a Productive Robotics combinada com seu serviço pontual tem sido de primeira qualidade”, explica Lunceford. “Tudo o que pedimos, precisávamos ou sugerimos, a empresa implementou.”

Liberando humanos para tarefas críticas

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

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

Lunceford e sua equipe na Swiss Productions experimentaram isso por

Swiss Productions Inc. possui dois OB7s que rodam nos seus Mini Mills Haas VF2. Um Mini Mill executa um pedido de 6.000 peças, enquanto o outro executa um pedido de 2.400 peças. A oficina geralmente usina suas próprias garras para os robôs. Usinagem de Produção aprendeu sobre o OB7 em uma casa aberta da Absolute Machine Tools. A empresa distribui e presta serviços de manutenção ao robô e atualmente é um dos únicos integradores OB7 autorizados para centros de usinagem CNC.

depois de implementar seus robôs OB7. A automação ajudou a aumentar a capacidade das máquinas na oficina sem precisar contratar ou demitir ninguém. Quando comprou seu primeiro robô, a empresa tinha apenas quatro máquinas em seu departamento de ferramentas. Agora tem 10 e dois deles estão rodando com os robôs.

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

Embora o robô não esteja cercado, é seguro para os humanos estarem perto do robô. Portanto, não há razão para fazer o robô parar a produção. “Ao contrário dos robôs industriais que não possuem o sensor de força necessário para permitir que operem com segurança entre as pessoas, os robôs colaborativos têm o sensor de força necessário para permitir que o robô pare quando colidir com um objeto ou pessoa”, diz Bogart. “O OB7 é seguro porque pode detectar se esbarrar 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 sem luz para suas máquinas de segunda operação, o que aumentou significativamente o tempo de espera da oficina. Um tamanho de lote típico para os Mini Mills da loja 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 executando o pedido de 2.400 peças, provavelmente levaríamos oito semanas para concluir esse trabalho”, explica Lunceford. “Reduzimos esse tempo pela metade porque agora podemos desligar as luzes da máquina com o robô.”

Não ter que programar robôs é outra economia de tempo. Como os OB7s levam apenas 15 a 20 minutos para serem configurados para uma peça simples, cada configuração economiza muito tempo, de acordo com Lunceford. “Então, digamos que você faça de 30 a 40 configurações por ano, é uma quantidade incrível de tempo que você está economizando”, diz ele.

Ele também comenta sobre o sistema plug-and-play simples 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 OB7 em execução na Swiss Productions. (Crédito do vídeo:Swiss Productions Inc.)

Robôs após realocação

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

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

Enquanto isso, a Productive Robotics continuará avançando em sua tecnologia para desenvolver robôs que sejam 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 sugere uma tendência que abraça a ideia de um terceiro criando acessórios para trabalhos específicos, como soldagem ou inspeção, em um robô genérico.

Robótica Produtiva | 805-244-9300 | produtivorobotics. com

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

Sétimo Eixo da OB7 e uma impressora digital

Com foco em projetar 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. Sem o sétimo eixo, esse movimento é impossível, segundo Zac Bogart, presidente da Productive Robotics.

“O sétimo eixo é o movimento que você usa se estiver lutando com o braço – usando o movimento do braço”, explica Bogart. “Esse é o movimento que dá às oficinas a flexibilidade de colocar o robô em outro lugar que não seja bem no meio da área de trabalho, por isso é muito mais fácil de usar.”

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

“Naquela época, você voava com joysticks como um aeromodelo”, explica ele. “Então, o computador aprenderia todos esses movimentos e então seria capaz de recriar os movimentos no filme.”

Cerca de oito anos atrás, Bogart fundou uma nova empresa focada exclusivamente em robôs; assim nasceu a Productive Robotics e, em seguida, veio 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 recompensadora.

A compreensão de Bogart sobre a tecnologia robótica vem da tecnologia semelhante que ele aprendeu na outra empresa que ele possui, que fabrica sistemas de impressão digital de ponta. 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 o fim, e esse é o fio condutor”, explica ele.