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Cobot gère la tâche d'usinage de précision multi-opération

Toolcraft Inc.

En bref

Toolcraft, un petit atelier d'usinage à Seattle, dans l'État de Washington, a immédiatement été séduit par la répétabilité de 30 microns et la détection de force/couple intégrée dans la nouvelle gamme phare de cobots d'Universal Robots. La société avait besoin d'automatiser une tâche difficile de maintenance de machine à trois opérations à l'intérieur de sa machine CNC et a maintenant économisé 23% sur les coûts de production et augmenté le débit de 43% en utilisant le cobot UR5e.

Le défi

Toolcraft était à la croisée des chemins lorsqu'une commande importante a incité l'entreprise à ajouter un troisième quart de travail pour la production 24h/24 et 7j/7. « Personne ne veut courir au troisième quart de travail ici. Lorsque vous publiez une annonce, vous n'obtenez pas beaucoup de réponses », explique Steve Wittenberg, directeur des opérations chez Toolcraft, qui se trouve dans une région où le taux de chômage est de 3 %. Toolcraft a commencé à examiner différentes options d'automatisation, en envisageant initialement des robots industriels traditionnels.

« Si nous ne considérions que le matériel du robot, cela semblait être une solution plus rentable », dit-il. « Mais une fois que nous avons commencé à prendre en compte les économies réalisées en n'ayant pas à ériger une cage de sécurité – et le temps gagné sur la facilité d'utilisation, en évitant beaucoup de programmation complexe – Universal Robots a fini par être la bonne solution. »

Toolcraft Inc.

Industrie Metal and Machining
Pays United States
Nombre d’employés 25-50
Cobot utilisé UR5e
Regardez comment le cobot UR5e gère la machine CNC multi-opérationnelle

La solution

La commande que Toolcraft devait remplir était une pièce multifilière pour un dispositif médical qui devait être chargée dans une opération d'usinage CNC en trois étapes. Toolcraft a discuté du défi avec Rapid Design Solutions, un intégrateur de systèmes certifié d'Universal Robots. « Lorsque vous effectuez un usinage de précision multi-op, les exigences de précision augmentent considérablement », explique le propriétaire Troy Ojalehto, soulignant la précision accrue de la gamme de cobots e-Series d'Universal Robots. « Lorsque nous avons appris que la répétabilité de l'UR5e était réduite à 30 microns, nous avons été très enthousiastes », dit-il. « Cela fait vraiment concurrence dans le même espace que les robots industriels traditionnels, donc c'était énorme pour nous. Je n'ai pas vu d'autres cobots gérer ce niveau de précision avec des pièces multi-op comme celle-ci, avec du stock brut entrant et des pièces de précision terminées sortant. «

Six mois après le déploiement de l'UR5e, Wittenberg de Toolcraft s'empresse d'énumérer les résultats. « Certains des avantages que nous avons constatés tout de suite étaient une augmentation significative de la production », dit-il. « Nous avons pu affecter du personnel à ce troisième quart de travail et nous sommes passés de 255 pièces par semaine à 370 pièces par semaine. En plus de cela, nous sommes en mesure de terminer la production de notre année sept semaines plus tôt, libérant ainsi cette machine pour produire des pièces sur d'autres tâches. « Il ajoute que les coûts ont diminué de 23 %, ce qui signifie que Toolcraft envisage un retour sur investissement sur l'UR5e à environ 12 mois. « Nous allons pouvoir être plus compétitifs sur une grande partie du travail à long terme que nous avons. »

Modèles cobot UR : UR5e
Produits UR+ utilisés : Gripper PHD Pneu Connect

UR Academy et formation pratique

UR Academy et formation pratique

Après que Troy Ojalehto (à gauche) de Rapid Design Solutions, un intégrateur de systèmes certifié d'Universal Robots, ait développé l'application initiale, l'ingénieur en automatisation de Toolcraft, Brian Laulainen (à droite), a pu gérer les opérations quotidiennes en plus de développer une station de rinçage et de séchage des pièces en tant qu'extension d'application pour l'UR5e. Laulainen a suivi la formation par le biais de l'UR Academy, puis l'a complétée par quelques heures de formation pratique avec Ojalehto.

Intégration transparente

Intégration transparente

Toolcraft a choisi le préhenseur certifié UR+ PneuConnect de PHD comme outil de fin de bras pour l'UR5e. Être certifié UR+ signifie que la pince est certifiée pour fonctionner de manière transparente avec les cobots UR avec tous les logiciels de programmation intégrés directement sur le support d'apprentissage du cobot UR.

La conduite libre est très utile

La conduite libre est très utile

« La fonction de conduite libre de l'UR réduit considérablement le temps nécessaire pour enseigner les points du robot », explique Troy Ojalehto, propriétaire de Rapid Design Solutions. Les cobots UR peuvent facilement être programmés à l'aide de la « méthode Teach » en déplaçant simplement le bras à travers les points de cheminement souhaités qui sont ajoutés au programme sur le pendant Teach. À l'aide du simulateur UR pour la programmation, Toolcraft a créé l'ensemble du programme pour la station de rinçage et de séchage des pièces hors ligne, en insérant simplement les points de cheminement au fur et à mesure qu'ils transféraient le programme au module d'apprentissage.

Agit comme un opérateur humain

Le cycle d'usinage dure 56 minutes avec l'UR5e uniquement occupé à entretenir les pièces pendant 6 minutes. « Le reste du temps, le cobot traînait juste en attendant le prochain cycle. Nous voulions l'occuper », explique Wittenberg, expliquant comment l'entreprise a ajouté une station de rinçage et de nettoyage des pièces. Comme l'UR5e retire la pièce usinée de la CNC, le cobot plonge maintenant la pièce dans une solution de rinçage puis la fait passer à travers un jet d'air avant de finalement placer la pièce lavée et séchée sur une grille pour l'expédition. L'atelier d'usinage a également pu contrôler facilement le dispositif pneumatique et les actionneurs de porte via les interfaces d'E/S UR5e. « Cela réduit considérablement le besoin de câblage CNC et préserve toutes les fonctions de sécurité standard du CNC », explique Ojalehto.
Alors que Toolcraft a fait appel à un intégrateur système pour mettre en service l'application initiale, l'atelier d'usinage a pu programmer et installer le poste de rinçage et de séchage par lui-même. « Ce qui nous a vraiment permis de le faire, c'est tout le soutien en ligne gratuit qu'Universal Robots vous offre », explique Wittenberg. « Après avoir suivi l'UR Academy en ligne, notre ingénieur en automatisation a passé quelques heures avec l'intégrateur et a pu ajouter cette station au cycle cobot sans aide extérieure. «

Au début, Wittenberg craignait que la production ne diminue pendant la phase de programmation de la station de rinçage, car l'UR5e serait alors incapable de s'acquitter de ses tâches habituelles d'entretien de la machine. L'équipe Toolcraft a toutefois découvert qu'elle pouvait simplement utiliser le simulateur d'Universal Robots et programmer presque tout l'ajout au cycle hors ligne pendant que le cobot continuait à travailler.

Un cobot par an, l'automatisation du broyeur horizontal est la prochaine étape

Avec la première installation de cobot réussie à son actif, Toolcraft prévoit maintenant d'installer un cobot par an. « Le fait que notre propre ingénieur en automatisation soit maintenant en mesure d'intervenir et de dépanner tout ce qui se présente sera essentiel pour atteindre cet objectif », explique Wittenberg, expliquant que la prochaine tâche à automatiser dans l'atelier est de s'occuper d'un broyeur horizontal. « C'est un défi potentiel en raison des broyeurs utilisant des pierres tombales rotatives qui sont échangées dans et hors de la fraiseuse, ce qui crée des difficultés de fixation. Mais nous sommes convaincus que nous pouvons résoudre ceux qui utilisent un robot universel et une certaine innovation dans l'aménagement. »

Lorsque nous avons appris que la répétabilité de l'UR5e était réduite à 30 microns, nous avons été très enthousiastes. Cela fait vraiment concurrence dans le même espace que les robots industriels traditionnels, donc c'était énorme pour nous.

Troy Ojalehto, Owner, Rapid Design Solutions

Entreprise

Basé à Monroe, en dehors de Seattle, Washington, Toolcraft est un petit atelier d'usinage fabriquant des pièces pour les industries aérospatiale, médicale et de défense, offrant des solutions d'usinage CNC avec une efficacité, une précision et une cohérence élevées.
www.tcprecision.com

Automatisation CNC précise

Automatisation CNC précise

Doté d'une répétabilité de 30 microns, l'UR5e était à la hauteur de la tâche de gérer l'insertion précise de la partie multi-filetage dans le montage CNC. Le cycle CNC comprend trois opérations dans un broyeur vertical, deux dans des appareils à étau et une dans une unité rotative du 4ème axe.

Enseignement de point de robot avec la fonction Free-Drive d'UR

Enseignement de point de robot avec la fonction Free-Drive d'UR

La fonction de conduite libre de l'UR réduit considérablement le temps nécessaire pour enseigner les points du robot », explique Brian Laulainen, ingénieur en automatisation chez Toolcraft

Usinage CNC précis

Usinage CNC précis

Les pièces produites dans le cycle d'usinage CNC tendaient à ce que l'UR5e soit un composant de dispositif médical à plusieurs filets, nécessitant une manipulation de haute précision en trois étapes à l'intérieur du CNC.

Production plus rapide

Production plus rapide

Avec l'UR5e, Toolcraft a pu terminer sa production annuelle sept semaines plus tôt qu'avec le travail manuel.

Défis d'automatisation résolus :

  • Capacité à doter le troisième quart de travail
  • Cycle d'usinage CNC automatisé, complexe
  • et multi-opérationnel 23 % d'économies sur les coûts de production
  • Le débit a augmenté de 43 %
  • La production annuelle s'est terminée sept semaines plus tôt qu'avec le travail manuel
  • Élimination des flux de travail répétitifs et peu conviviaux sur le plan ergonomique
  • Possibilité d'automatiser sans mise en cage de sécurité, permettant aux opérateurs de travailler côte à côte
  • Aucun entretien sans temps d'arrêt ni interruption du cycle d'usinage

Facteurs clés de valeur :

  • Répétabilité de 30 microns
  • Retour de force dans toutes les articulations
  • 12 mois de retour sur investissement
  • collaboratif et sûr
  • Programmation facile
  • Formation gratuite via les modules en ligne UR Academy
  • Programmation hors ligne via le simulateur UR

Tâches résolues par des robots collaboratifs :

  • Machine CNC multi-opérationnelle d'entretien
  • Manipulation des pièces rinçage et séchage

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