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Les cobots UR offrent une solution d'automatisation sûre et conviviale

Optipro Systems

En bref

OptiPro Systems, un fabricant d'équipements de fabrication optique de précision, a été confronté à une demande croissante des clients pour offrir une solution automatisée qui pourrait mesurer – en cours – les produits que les clients OptiPro fabriquent dans ses machines. OptiPro a trouvé la solution dans la station de travail Q-Span ® de New Scale Robotics, un kit d'application pour la mesure de petites pièces alimenté par un cobot UR3 d'Universal Robots.

Basée dans le nord de l'État de New York, OptiPro Systems développe des instruments de meulage, de polissage et de métrologie de précision pour l'industrie optique depuis la fin des années 1980. De plus en plus, les clients de l'entreprise ont commencé à demander des solutions clés en main. « Au lieu que les clients achètent des machines et des équipements individuels au coup par coup pour leurs solutions de fabrication, nous pouvons maintenant gérer l'ensemble du processus, en leur fournissant une cellule qui mesure et fabrique les ébauches et les transforme en pièce finale », explique David Mohring, coordinateur de la métrologie, OptiPro Systems. Le contrôle de la qualité est crucial car la majorité des clients OptiPro fabriquent des pièces pour les secteurs médical et militaire nécessitant une inspection à 100 %.

Optipro Systems

Industrie Metal and Machining
Pays North America
Nombre d’employés 50-100
Cobots utilisés UR3
Vidéo — Optipro Systems, États-Unis

Mise à jour d'une solution existante

OptiPro Systems avait déjà mis en place des robots collaboratifs d'Universal Robots en interne pour s'occuper du meulage et des machines CMM fabriquant des prototypes. Lorsque New Scale Robotics est sorti avec le kit de station de travail Q-Span ®, OptiPro en a pris note. « Nous avons vu une occasion unique d'offrir une solution sûre et conviviale pour la mesure en cours de fabrication alimentée par des cobots avec lesquels nous nous sentions déjà à l'aise », explique Kyle Wood, superviseur de la fabrication optique chez OptiPro Systems.

Q-Span® Workstation est un kit d'application UR+, ce qui signifie qu'il a été testé et certifié pour s'intégrer de manière transparente aux cobots UR – en l'occurrence le cobot de table d'UR, l'UR3. Le kit de poste de travail Q-Span ® comprend des pinces-étalons robotisées, des échantillons de pièces et d'accessoires, ainsi qu'un chariot de poste de travail polyvalent qui se déplace facilement dans l'installation. OptiPro fournit désormais le kit de station de travail Q-Span ® dans le cadre de cellules d'usinage complètes, intégrant des meuleuses, des polisseuses et des stations de métrologie. Lorsque des pièces sortent d'une rectifieuse OptiPro, Q-Span ® Workstation mesure immédiatement les pièces dans un scénario de réussite/défaillance. Si les pièces passent, elles passent à la machine CMM pour des mesures supplémentaires.

Le kit de station de travail Q-Span ® est un kit d'application certifié UR+, conçu et fabriqué par New Scale Robotics pour fonctionner avec les robots collaboratifs Universal Robots e-Series (cobots). Il automatise le processus fastidieux de mesure manuelle de petites pièces pour le contrôle qualité et l'enregistrement des données pour l'analyse statistique.Avant que le cobot UR3e équipé du pince-calibreur New Scale ne commence à mesurer un nouveau type de pièce, l'utilisateur doit indiquer au codeur absolu intégré de la pince quelle est la nouvelle distance entre ses doigts, en lui enseignant la nouvelle « valeur réelle » entre les points de contact utilisés pour l'inspection. Les utilisateurs peuvent définir cette référence directement dans le logiciel URCap sur le support d'apprentissage du cobot UR3.

Nous avons vu une occasion unique d'offrir une solution sûre et conviviale pour la mesure en cours de fabrication alimentée par des cobots avec lesquels nous nous sentions déjà à l'aise

Kyle Wood, Optics Fabrication Supervisor
Capture précoce des problèmes

Capture précoce des problèmes

La mesure des pièces en cours de fabrication est essentielle au processus de fabrication, explique Mohring : « Au lieu de produire un tas de pièces qui ne sont mesurées que plus tard, la mesure en cours de fabrication détecte immédiatement les problèmes, ce qui réduit la ferraille et garantit que nous ne continuons pas le processus de fabrication pendant que nous fabriquons des pièces défectueuses. »

Mike Cahill, ingénieur en mécanique chez OptiPro Systems, explique comment Q-Span® Workstation, par exemple, peut mesurer les cylindres de verre sortant de la rectifieuse OptiSonic de l'entreprise. Le cylindre est fabriqué par un carottier qui, comme un mini-marteau, oscille à travers une grande pile de verre. « La technologie OptiSonic prolonge considérablement la durée de vie de l'outil, mais il est inévitable que le foret diamant s'use au fil du temps dans le cadre du processus de meulage, de sorte que la taille réelle de la pièce résultant de ce processus de fabrication varie », dit-il. « Le fait que le poste de travail Q-Span ® mesure immédiatement l'épaisseur du noyau de chaque cylindre nous permet, sans pilote, de détecter immédiatement les problèmes hors tolérance et de modifier les forets ou la vitesse d'avance si nécessaire. »

Des milliers de dollars d'économies

Des milliers de dollars d'économies

Cela signifie réduire les déchets de matériaux précieux. Kyle Wood en donne un exemple : « Plusieurs de nos clients utilisent du germanium, qui vaut plus que l'or en poids brut, nous parlons donc de milliers de dollars d'économies », dit-il, soulignant également la manipulation délicate des pièces fournie par Q-Span® Workstation. « En utilisant le cobot, nos clients évitent désormais la rupture de matériaux fragiles et les bords tranchants qui se fracturent ou s'écaillent lors de la manipulation manuelle. La station de travail Q-Span ® permet une opération sans pilote qui peut produire des pièces de travail par milliers lorsque les tailles de lot sont grandes, il faudrait à un opérateur manuel six étapes pour faire ce queQ-Span ® peut accomplir en un cycle. En plus de cela, nous retirons la variance humaine de l'équation », dit-il. « Nous pouvons également mesurer une variété de pièces différentes sans changer la pince, ce qui nous permet de passer rapidement d'un projet à l'autre. »

Déploiement flexible avec sécurité intégrée

« Vous pouvez en fait apporter le kit Q-Span ® directement dans votre établissement et, en quelques heures, le faire mesurer des pièces sans embaucher d'intégrateur pour passer des heures à travailler pour installer un robot dur dans votre système. »

Quinlivan explique que New Scale Robotics a choisi le cobot UR3 pour alimenter le kit de station de travail Q-Span ® pour plusieurs raisons : « L'UR3 a un excellent facteur de forme et fournit une plate-forme open-source, ce qui nous permet de développer un URCap, qui est une poignée de main logicielle entre notre système et le robot », explique-t-elle, expliquant que cela permet à l'utilisateur de programmer l'application entière directement via le propre pendentif d'apprentissage de l'UR3e qui peut alimenter les données de mesure directement dans les bases de données des clients.

OptiPro Systems a travaillé avec une variété de robots différents, explique Mohring. « La facilité d'utilisation et la nature collaborative du cobot UR ont joué un rôle déterminant dans sa mise en œuvre dans nos cellules de travail, nous n'avons pas à passer beaucoup de temps à développer des techniques et à apprendre différents algorithmes de programmation comme avec certaines des autres options disponibles », dit-il en ajoutant que le fait que l'UR3e soit un cobot lui permet de fonctionner aux côtés des employés et de s'intégrer dans les flux de travail existants. « En raison de la sécurité intégrée du cobot, il offre les avantages d'une automatisation flexible sans les coûts des robots industriels fixes. Nous n'avons pas besoin d'ajouter tous les protections et lasers supplémentaires comme avec les robots traditionnels. Nous pouvons simplement faire tourner le système Q-Span ® entre les machines ; il pourrait s'agir d'un broyeur à trois axes de base, jusqu'à une plate-forme de meulage simultané à six axes - ou une plate-forme de polissage - il est suffisamment flexible pour que nous puissions le mettre sur chacune de nos machines. »

« En raison de la sécurité intégrée du cobot, il offre les avantages d'une automatisation flexible sans les coûts des robots industriels fixes. Nous n'avons pas besoin d'ajouter tous les protections et lasers supplémentaires comme avec les robots traditionnels. Nous pouvons simplement déplacer le système Q-Span® entre les machines », explique Dave Mohring, coordinateur de la métrologie, OptiPro Systems.
« En raison de la sécurité intégrée du cobot, il offre les avantages d'une automatisation flexible sans les coûts des robots industriels fixes. Nous n'avons pas besoin d'ajouter tous les protections et lasers supplémentaires comme avec les robots traditionnels. Nous pouvons simplement déplacer le système Q-Span® entre les machines », explique Dave Mohring, coordinateur de la métrologie, OptiPro Systems.
Prévention des goulots d'étranglement

Prévention des goulots d'étranglement

Le fait que le poste de travail Q-Span ® mesure en cours de fabrication à la rectifieuse, triant les pièces dans des bacs de réussite/défaillance, aide également à prévenir les goulots d'étranglement plus tard dans la ligne au laboratoire de métrologie explique Mohring : « Attraper des pièces hors tolérance directement dans la cellule de fabrication au début du processus sans avoir à les envoyer à une machine CMM dans le laboratoire de métrologie permet à nos clients d'économiser beaucoup d'argent et de temps. » Seules les pièces qui réussissent la mesure en cours de fabrication du kit Q-Span ® passent ensuite à une machine CMM pour une vérification dimensionnelle complète.

Réduction des coûts et augmentation de l'efficacité

Réduction des coûts et augmentation de l'efficacité

« Souvent, dans la fabrication d'optiques, il y a une configuration de cellule où il y a une opération de meulage, une opération de polissage, puis une opération de métrologie, le tout dans une seule cellule de travail », dit-il. « Ne pas avoir une personne à chaque machine est une grande réduction des coûts – et dans un scénario Covid avec une main-d' œuvre interne réduite, cela a été un grand atout pour nos clients car ils n'ont pas besoin d'avoir autant de personnes travaillant ensemble à proximité. »

Idées pour l'avenir

Idées pour l'avenir

L'ajout du kit de station de travail Q-Span ® dans le cadre de l'offre clé en main d'OptiPro System a suscité de nombreuses idées pour de futurs projets. « Cela nous a également donné confiance dans l'ajout d'un élément d'innovation à la production future ou existante avec les cobots UR, ce qui va devenir de plus en plus important », explique Kyle Wood.

Défis d'automatisation résolus :

  • 100 % d'inspection en cours de fabrication des pièces réalisées
  • Remplacement des mesures manuelles moins précises et moins reproductibles qui peuvent ébrécher ou endommager les pièces fragiles
  • Déploiement flexible sur plusieurs machines
  • Activation du fonctionnement sans pilote de l'inspection de la qualité en cours de fabrication, critique dans un scénario Covid avec une main-d' œuvre interne réduite

Facteurs clés de valeur :

  • Fournit une mesure en cours de fabrication, attrapant immédiatement les pièces hors tolérance
  • Réduit les rebuts
  • Prévient les goulots d'étranglement dans le laboratoire de métrologie
  • Faible encombrement
  • Flexibilité accrue dans le déploiement des travailleurs
  • Collaboratif et sûr
  • Facile à programmer
  • Kit complet pour contrôle qualité

Tâches résolues par des robots collaboratifs :

  • Mesure en cours de fabrication de petites pièces fabriquées par des machines d'optique de précision.

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