Automatización robótica permite mecanizado secundario lights-out en Swiss Productions

Este video es una visión general de Swiss Productions y la implementación del robot que permitió el mecanizado lights-out para la empresa. (Crédito del video: Swiss Productions Inc.)

 

El escenario de producción ideal para un taller es que una pieza de equipo mecanice piezas completas. Ventura, California, Swiss Productions Inc. tiene tecnología de mecanizado capaz de hacer eso. Para algunos trabajos, sin embargo, las piezas que primero se mecanizan en un centro de torneado CNC requieren trabajo de mecanizado secundario en una fresadora, y con eso viene la necesidad de un operador para atender esas máquinas de segunda operación. Típicamente.

Sin embargo, Swiss Productions ha agregado recientemente dos robots colaborativos (cobots) para atender un par de sus fresadoras CNC compactas de segunda operación. La nueva automatización permite que las máquinas funcionen desatendidas por largos períodos durante el día e incluso lights-out durante ocho horas por la noche, ganando así a la empresa 64 horas de mecanizado nocturno desatendido cada semana laboral de cuatro días.

Además, los cobots ofrecen ventajas en que pueden trabajar de forma segura junto a humanos sin la cerca comúnmente requerida para robots industriales, son intuitivos de programar y a menudo pueden reimplementarse fácilmente en otros equipos, según sea necesario.

Dicho esto, los robots que Swiss Productions Inc. ha integrado ofrecen todos esos beneficios más uno. Es decir, un séptimo eje, que, comparado con robots convencionales de seis ejes, proporciona flexibilidad adicional más como el movimiento del brazo humano para alcanzar alrededor de obstrucciones como puertas de máquinas herramienta y operar en espacios confinados. De hecho, los dos robots del taller incluso cierran las puertas de la máquina y presionan inicio de ciclo por su cuenta, permitiendo que las personas que anteriormente atendían las máquinas realicen tareas más valiosas que simplemente cargar y descargar máquinas.

Con los sensores de seguridad del OB7, el robot puede trabajar a altas velocidades cuando no hay personas en las inmediaciones y luego reducir a velocidades seguras para humanos o detenerse cuando hay personas cerca. (Créditos de la foto: Swiss Productions Inc.)

Automatización con un brazo

Comenzando con solo 12 tornos automáticos en 1982, el crecimiento de Swiss Productions es impresionante, ya que ahora alberga más de 50 tornos automáticos, 30 máquinas de segunda operación y 10 estaciones de inspección por video. Las capacidades del taller de mecanizado de precisión incluyen mecanizar piezas con diámetros tan pequeños como 0,019 pulgadas hasta 2,5 pulgadas de diámetro. Como operación de alto volumen, produce más de 2 millones de piezas por mes para las industrias médica, electrónica, aeroespacial, automotriz y de riego, así como para el gobierno.

Con más de 50 tornos automáticos, 30 máquinas de segunda operación y 10 estaciones de inspección por video, las capacidades del taller de mecanizado de precisión incluyen mecanizar piezas con diámetros tan pequeños como 0,019 pulgadas hasta 2,5 pulgadas de diámetro.

Swiss Productions descubrió que atender manualmente sus fresadoras de segunda operación se estaba convirtiendo en un cuello de botella, impidiéndole mantenerse al día con las demandas de los clientes. En 2018, Timo Lunceford, vicepresidente/gerente general, y su tío, Vicepresidente Senior de Swiss Productions Richard Petrash, identificaron un puñado de diferentes modelos potenciales de robots de cuidado de máquinas mientras investigaban posibilidades de automatización para los dos Mini Mills Haas VF2 de segunda operación de la empresa.

"Nos decidimos por Productive Robotics porque eran locales y ofrecían un robot fácil de usar con configuración rápida", dice Lunceford. "Probamos cuatro robots y seguimos volviendo al OB7".

La apreciación de Lunceford por este robot está arraigada en su diseño y facilidad de uso. Para configurar inicialmente el robot, fácilmente rueda a una máquina y se bloquea en su lugar con ruedas integradas y pies niveladores. Luego, en lugar de programar con código, un operador "enseña" al robot su movimiento requerido, lo que toma de 15 a 40 minutos, dependiendo de la complejidad de la pieza. El operador agarra el mango del robot (al final del brazo). El robot está flotando y suelto en ese punto, y por lo tanto puede moverse fácilmente. Si el operador quiere que el robot recoja piezas de una placa, por ejemplo, lo tirará hacia la pieza y luego presionará un botón en el mango que cierra la pinza sobre la pieza. De esta manera, el robot sabe que la intención es recoger esa pieza. Luego, el operador mueve el robot, con la pieza en la mano, a donde quiere que vaya. Una vez que está en la posición donde debería estar, el operador presiona otro botón que abre la pinza para soltar la pieza.

Comparado con robots tradicionales de seis ejes, el séptimo eje del OB7 proporciona flexibilidad adicional para alcanzar alrededor de obstrucciones y operar en lugares de trabajo confinados. Según Bogart, el séptimo eje es lo que hace que el robot se mueva como un brazo humano, designándolo como único para el mercado de robots.

El robot ha sido enseñado por los operadores de Swiss Productions para alcanzar dentro de los Mini Mills en los que están trabajando, agarrar piezas completadas y moverse lateralmente con ellas. Luego, soplan los colletes que se usan para sujetar las piezas. Sus radios de giro rápido les permiten cerrar la puerta de la máquina, verificar que la puerta esté bien cerrada y luego pivotar para presionar el botón de inicio de ciclo que está a 180 grados de la ubicación anterior.

Zac Bogart, presidente de Productive Robotics, dice que su empresa quería dirigirse a operadores que no saben nada sobre programación de robots. "Miramos el desarrollo del OB7 como: 'si una persona puede decirle a otra persona cómo hacer el trabajo, ¿no debería una persona poder decirle a un robot cómo hacer el trabajo de la manera más cercana posible?'", dice Bogart.

Productive Robotics también intenta hacer que su robot funcione como un cerebro humano tanto como sea posible. "Cuando construimos nuestros robots, pasan por un proceso donde cada una de las siete articulaciones del robot aprende sobre sí misma", dice Bogart. Explica que el robot aprende sobre sus especificaciones internas, incluyendo engranajes, cojinetes y motores, para que pueda moverse de manera precisa y suave. Este proceso toma alrededor de 15 a 20 minutos para cada articulación.

Desde que Productive Robotics y Swiss Productions han estado trabajando juntos, su relación se ha vuelto cercana. Lunceford dice que permite a Productive Robotics usar su taller como plataforma de lanzamiento, aceptando entrevistas con otras empresas que buscan invertir en un OB7. Las empresas visitan Swiss Productions para ver por sí mismas cómo el robot se ha integrado en las capacidades del taller.

"La relación de negocio/trabajo con Productive Robotics combinada con su servicio oportuno ha sido de primera", explica Lunceford. "Todo lo que hemos pedido, necesitado o sugerido, la empresa ha implementado".

Liberando humanos para tareas críticas

Aunque los humanos son en su mayoría removidos de una operación cuando los robots entran en ella, esos humanos son liberados para hacer tareas donde su inteligencia, que los robots no poseen, es necesaria.

"La gente tiende a ver a los robots como reemplazo de humanos", dice Lunceford. "Pero no lo son. Están eliminando tareas manuales tediosas del día a día que en su lugar pueden ser realizadas por un robot y entonces esa persona puede hacer cosas que el robot no puede hacer. El robot no puede pensar ni diseñar. Solo puede hacer movimientos de entrada y salida y presionar un botón".

Lunceford y su equipo en Swiss Productions han experimentado esto por

Swiss Productions Inc. posee dos OB7 que corren en sus Haas VF2 Mini Mills. Un Mini Mill corre un pedido de 6.000 piezas mientras que el otro corre un pedido de 2.400 piezas. El taller usualmente mecaniza sus propias garras para los robots. Production Machining aprendió sobre el OB7 de una jornada de puertas abiertas de Absolute Machine Tools. La empresa distribuye y da servicio al robot y es actualmente uno de los únicos integradores autorizados de OB7 para centros de mecanizado CNC.

sí mismos después de implementar sus robots OB7. La automatización ayudó a aumentar la capacidad de máquina en el taller sin tener que contratar a nadie ni dejar ir a nadie. Cuando compró su primer robot, la empresa solo tenía cuatro máquinas en su departamento de herramental. Ahora tiene 10 y dos de ellas están corriendo con los robots.

Estos operadores ahora corren tornos mientras también mantienen las estaciones de los OB7 e inspeccionan piezas. Un operador está asignado a cada uno de los dos robots y es responsable de remover las piezas completadas de la mesa del robot cada par de horas e inspeccionarlas mientras el robot continúa realizando su tarea de carga. Con estos robots, los operadores pueden hacer tres tareas en el lugar de una, haciéndolos mucho más eficientes.

Aunque el robot no está cercado, es seguro para que los humanos estén cerca del robot. Por lo tanto, no hay razón para hacer que el robot detenga la producción. "A diferencia de los robots industriales que carecen de la detección de fuerza requerida para permitirles operar de forma segura entre personas, los robots colaborativos tienen la detección de fuerza necesaria para permitir que el robot se detenga cuando choca con un objeto o persona", dice Bogart. "El OB7 es seguro porque puede detectar si choca con algo inesperadamente. Si choca con algo, se detiene automáticamente".

Otros activos de automatización

Swiss Productions puso su inversión en automatización a buen uso integrando mecanizado lights-out para sus máquinas de segunda operación, lo que ha aumentado significativamente el tiempo de entrega del taller. Un tamaño de lote típico para los Mini Mills del taller que los robots atienden consiste en un pedido de 6.000 piezas en una de las máquinas y un pedido de 2.400 piezas en la otra máquina. "Si tuviera una persona corriendo el pedido de 2.400 piezas, probablemente nos tomaría ocho semanas completar ese trabajo", explica Lunceford. "Hemos reducido ese tiempo a la mitad porque ahora podemos correr esa máquina lights-out con el robot".

No tener que programar robots es otro ahorro de tiempo. Porque los OB7s solo toman de 15 a 20 minutos para configurar para una pieza simple, cada configuración ahorra ese tiempo, según Lunceford. "Así que, digamos que haces 30 a 40 configuraciones al año, esa es una cantidad increíble de tiempo que estás ahorrando", dice.

También comenta sobre el simple sistema plug-and-play que ofrece el robot y dice que no tener que introducir números en los CNC de las máquinas es un ahorro de tiempo adicional.

Aquí hay un vistazo a los dos OB7s corriendo en Swiss Productions. (Crédito del video: Swiss Productions Inc.)

 

Robots después de la reubicación

Debido a que Swiss Productions ha experimentado un gran éxito implementando sus dos robots OB7, planea comprar más después de que se reubique a una instalación más grande en Liberty Lake, Washington, en el otoño de 2022.

Lunceford explica que los 37 empleados de la empresa no se están reubicando todos con la empresa. De hecho, solo 14 planean mudarse con ella. Aunque dice que la empresa probablemente contratará a 10 personas, el taller necesitará ser innovador e integrar más robots. Dice que los Haas Mini Mills se enfrentarán entre sí en la nueva ubicación, así que planea comprar robots que puedan operar dos máquinas simultáneamente.

Mientras tanto, Productive Robotics continuará avanzando su tecnología para desarrollar robots que sean más fáciles y rápidos de implementar para los usuarios haciéndolos más inteligentes. Bogart dice que la industria está demandando tecnología más inteligente en general —no solo para robots.

También insinúa una tendencia que abraza la idea de un tercero creando accesorios para trabajos específicos, como soldadura o inspección, en un robot genérico.

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

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

El séptimo eje del OB7 y una impresora digital

Con un enfoque en diseñar sus robots para el mejor ajuste para la mayoría de trabajos, Productive Robotics creó el OB7 con un séptimo eje o séptima articulación. Este séptimo eje es la característica que permite al robot alcanzar alrededor de obstrucciones, como un brazo humano. Sin el séptimo eje, este movimiento es imposible, según Zac Bogart, presidente de Productive Robotics.

"El séptimo eje es el movimiento que usas si estás forcejeando —usando el movimiento de tu brazo superior", explica Bogart. "Ese es el movimiento que da a los talleres de máquinas la flexibilidad para poner el robot en algún lugar que no sea justo en medio del área de trabajo, así que es mucho más amigable para el usuario".

Aunque el OB7 de Productive Robotics es relativamente nuevo en el mercado, la tecnología ha estado evolucionando desde los años 80 cuando Bogart desarrolló robots en el negocio de efectos especiales de cine. Este trabajo le permitió diseñar sistemas de cámara controlados robóticamente que los operadores de cámara podían programar por su cuenta. Esto significaba, para él, que necesitaba crear un sistema que no requiriera programación, lo cual hizo.

"En aquellos días, lo volabas con joysticks como un avión modelo", explica. "Luego, la computadora aprendía todos estos movimientos y luego era capaz de recrear los movimientos en película".

Hace unos ocho años, Bogart empezó una nueva empresa que se enfocaba solely en robots; así nació Productive Robotics, y luego vino lo que ahora se llama el OB7 en 2017. Esta vez, sin embargo, Bogart reconoció que las computadoras se han vuelto más sofisticadas, permitiendo una creación de robots menos desafiante y más gratificante.

La comprensión de Bogart sobre la tecnología robótica viene de la tecnología similar que aprendió en la otra empresa que posee que fabrica sistemas de impresión digital de alta gama. Según él, aunque no parecen similares, las impresoras digitales están diseñadas para controlar muchos elementos con una computadora, al igual que los robots.

"La tecnología ha evolucionado todo el camino, y ese es el hilo común", explica.