비디오:기계 공장은 작업이 있기 전에 로봇 머시닝 셀을 만듭니다.

이 로봇 가공 셀은 자동차 연료 시스템용 튜브를 생산합니다. 테네시주 Cookeville에 있는 Custom Tool에서 워크홀딩, 부품 디스펜서, 안전 스캐너 및 부품 수집기를 포함하여 이 셀을 둘러싸고 있는 것이 무엇인지 알아보십시오.

장비는 언젠가는 잘 쓰게 될 거라는 걸 알면서도 그 당시에는 눈으로만 봤던 것 외에는 살 이유가 없었나요? 이 질문에 예라고 대답할 수 있고 투자를 전혀 후회하지 않는 기계 공장을 방문할 기회가 있었습니다. 실제로, 하나의 대량 가공 작업에 대한 처리량이 증가했으며 자동화 팀은 미래의 많은 자동화 머신 텐딩 프로젝트에 유리할 것이라고 믿는 새로운 기술을 배웠습니다.

2018년 Custom Tool Inc.(테네시주 쿡빌) 경영진은 팀원들에게 생소한 기술에 대해 궁금해했습니다. 자동화 용접 셀이 있는 자동화에 대해 낯설지 않은 작업장이었지만 머신 텐딩 로봇의 자체 통합에 대한 경험은 없었습니다. 따라서 자동화가 유용할 수 있는 미래 작업을 위한 로봇 통합에 대해 배우려는 유일한 의도로 팀은 로봇 팔을 구입하고 프로그래밍, 엔드 이펙터 구성 요소 추가 및 기계와 인터페이스하는 방법에 익숙해지는 시간을 가졌습니다. 도구.

팀의 예측은 현명할 뿐만 아니라 시기적절한 것으로 판명되었습니다. 로봇에 투자한 직후 이 기계 공장은 팀이 자동화의 이점을 누릴 수 있다고 생각하는 주문을 받았습니다. 경영진의 비전은 이 자동화 프로젝트가 효율성 이상으로 수행되어 일관성, 시간 절약, 처리량 증가 및 인간의 두뇌가 필요한 작업 현장의 다른 공작 기계에 작업자를 배치할 수 있는 능력을 제공하면서 결국 검증되었습니다.

운이었나, 운명이었나?

어떤 사람들은 이 이야기의 세부 사항이 너무 잘 맞아서 가게가 "운이 좋다"고 말할 수도 있습니다. 그러나 "당신이 스스로 운을 만든다"는 말은 여기에서 공명합니다. Custom Tool의 부사장인 Bob Young과 그의 형제이자 회사 사장인 Gillen Young은 자동화 기회에 눈을 뜨고 있습니다. 그러므로 내가 하려고 하는 이 이야기는 운이 좋았다고 말하는 것은 무리입니다. 그러나 로봇 자체 통합 여정에서 일부 장애물이 팀을 기다리고 있음에도 불구하고 별들이 상점을 위해 정렬되었다는 결론을 내릴 수 있습니다.

이 로봇 가공 셀은 Hardinge Bridgeport V480 VMC를 관리하는 FANUC M-10 6축 로봇으로 구성됩니다. 자동화는 일부 작업자 모니터링이 필요하지만 인간 상호 작용의 대부분의 요소를 제거합니다. 이 설정을 통해 작업자는 Custom Tool의 작업 현장에서 필요한 다른 작업을 수행할 수 있습니다.

Custom Tool은 2018년 이전에 로봇을 자체 통합하지 않았지만 주로 항공우주, 방위, 의료 및 자동차 시장에 서비스를 제공하는 이 회사는 2008년 작업 현장의 기존 CNC 터닝 센터에 바 피더를 추가하면서 자동화를 시작했습니다. 그 이후로 많은 기계에서 소등 가공을 크게 신뢰해 왔습니다. 또한

맞춤형 도구 자동화 팀은 유연성을 유지해야 하며, 부품 주문 사양이 빠르게 변경될 수 있다는 것을 알게 되었기 때문입니다. 로봇 기계 셀은 원래 한쪽에 5.5mm 구멍이 있는 27인치 길이의 튜브를 생산했지만 고객이 주문을 34인치 튜브로 수정했습니다. 또한 상점은 이미 주문 제조를 시작한 후에 구멍에 버가 없어야 한다고 들었습니다.

자체 생산 로그 계획 전략을 위한 데이터 수집(사이드바 참조)뿐만 아니라 밤새 가공된 여러 부품에 대한 일부 측정 루틴을 자동화했습니다. 대부분의 작업에는 직경 2인치 이하의 부품이 포함되지만 고객의 요구를 충족시키기 위해 분기되는 경우가 있습니다. 예를 들어, 고객을 위한 특정 수리 작업을 완료하기 위해 구매한 로봇 용접 셀도 소유하고 있습니다.

다음 자동화 프로젝트는 2018년 1차 자동차 회사에 공급업체로부터 자동차 연료 시스템용 스테인리스 스틸 튜브를 드릴링하라는 주문을 받았을 때 나타났습니다. 회사의 제조 관리자와 2020년 생산 가공 신흥 리더인 Clay Adcock은 통합 방법을 배우기 위해 그해 초에 구매한 로봇을 수직 머시닝 센터에서 인터페이스하여 그들이 받은 대량 부품 주문에 완벽한 셀을 만들 수 있다고 결정했습니다. 팀은 사전 구매한 FANUC M-10 로봇과 페어링할 팔레트 교환기가 있는 Hardinge Bridgeport V480 APC VMC를 주문했습니다. 그들은 로봇이 일관성이 필요한 이 응용 분야에서 공작물을 로드 및 언로딩하는 데 적합하다고 생각했습니다.

이 자동화 셀의 아이디어가 해결책인 것처럼 보였지만 셀의 안팎을 배우는 것은 빠르고 쉬운 과정이 아니었습니다. 팀의 학습 곡선은 이제 막 시작되었고 시행착오가 뒤따랐습니다. 그러나 그 결과는 그만한 가치가 있었습니다. 경영진은 다른 방법으로는 그렇게 하지 않았을 것입니다.

자기 통합 과정 및 과제

VMC가 배송된 후 Custom Tool의 자동화 팀은 FANUC 로봇과의 통합 프로세스를 파악하고 고객의 부품 요구 사항을 충족하기 위해 필요한 방식으로 셀을 실행하는 데 약 8개월이 걸렸습니다. 그러나 학습 기간 동안 회사는 27인치 및 34인치 길이의 3/8인치 직경 스테인리스 스틸 튜브의 한 면에 5.5mm 구멍을 뚫고 250,000개에 이르는 볼륨을 뚫는 주문을 여전히 이행해야 했습니다. 연간 부품 수.

시스템은 " Custom Tool이 디자인하고 제작한 이쑤시개 디스펜서. 용기에는 용기가 부족할 때 제어 장치에 알려주는 센서가 있습니다.

따라서 운영자는 그 시간 동안 VMC를 수동으로 로드 및 언로드하여 작업을 완료했지만 나중에 자동화로 입증된 것만큼 효율적이지 않았습니다. 자체 통합 프로젝트가 완료되고 자동화 셀이 가동되고 실행된 후 경영진은 일관성이 향상되고 처리량이 20% 증가했음을 깨달았습니다.

"우리는 빅 브라더 역할을 하려고 하기 때문에가 아니라 그 관점에서 배우려고 노력하고 있습니다."라고 Young은 설명합니다. “그리고 우리는 이 기계의 프런트 엔드에서 작업자가 하는 힘든 일에 감사하지만 그것은 물리적인 작업입니다. 최선을 다했음에도 자동화 측면에서 얻을 수 있었던 일관성을 볼 수 없었습니다." 그는 자동화가 "시계처럼" 제공하는 새로운 일관성을 설명합니다.

운영자 Andy Paul이 스테인리스 스틸 튜브의 구멍을 디버링 로봇 가공 셀에서 나온 후. 이 부품은 자동차 연료 시스템에 사용됩니다.

이 시스템은 Young이 애정 어린 라벨을 붙인 "이쑤시개 디스펜서"의 정확한 부품 프레젠테이션이 필요합니다. 맞춤형 도구 팀이 설계하고 제작한 이 알루미늄 통은 로봇이 쉽게 집어 올릴 수 있도록 튜브를 정렬합니다. 그런 다음 로봇은 VMC의 가공 영역 외부에 있는 팔레트의 고정 장치에 튜브를 로드하고 VMC는 다른 팔레트에 고정된 튜브를 드릴합니다.

기계 내부의 팔레트에 있는 모든 튜브가 천공되면 팔레트 교환기가 회전하여 완성된 부품을 기계 외부로 가져오고 새 공작물을 기계 내부로 가져옵니다. 그런 다음 로봇은 완성된 각 부품을 선택하여 고정 장치에서 제거한 다음 기계가 새 공작물 드릴링을 시작할 때 재료 상자에 넣습니다. 여기에서 완성된 각 부품을 검사하고 디버링한 다음 포장을 위해 이동합니다.

로봇의 작업은 간단해 보이지만 Young은 그의 팀이 적절한 통합을 위한 몇 가지 큰 장애물을 발견했다고 말합니다. 고정, 로봇에 부품 프레젠테이션, 셀의 PLC 프로그래밍 등입니다.

이러한 장애물은 극복할 수 있고 극복할 수 있지만 미리 문제를 아는 것이 도움이 될 수 있습니다. 그는 고정 장치를 조금만 움직여도 로봇이 부품을 제대로 잡지 못할 수 있다고 말합니다. 또한 로봇의 부품 표현도 중요하지만 로봇이 요구하는 만큼 정확하게 하기는 쉽지 않다. 그는 프로세스의 모든 작은 세부 사항을 고려해야 한다고 설명합니다. 예를 들어 로봇이 재료를 얻는 방법과 완성되었을 때 로봇이 수행하는 작업.

PLC의 경우 Young은 소프트웨어를 구입하고 작동 방식을 이해하는 것 또한 큰 일이라고 설명합니다.

적합한 장비 선택

Young이 팔 끝 도구를 찾기 시작했을 때 그와 그의 팀은 Schunk Inc.의 전기 작동 그립 시스템을 사용하기로 결정했습니다.

Custom Tool은 공압 방식이 아닌 Schunk Inc.의 전기 작동식 그리핑 시스템을 사용합니다. 각 유형에 장단점이 있지만 Bob Young은 전기 버전이 매장에서 더 현명한 선택이라고 생각합니다.

대 공압. 각 유형에 장단점이 있지만 그는 전기 버전이 Custom Tool에 대한 더 현명한 선택이라고 믿습니다. 전기적으로 작동되는 시스템에는 더 적은 수의 액세서리가 필요하다는 사실이 매력적이었습니다. 그의 목표는 구성을 가능한 한 간단하게 유지하는 것이었기 때문입니다. 예를 들어, 전기로 작동되는 그립이 있는 FANUC M-10은 몇 개의 케이블만으로 "깨끗한" 것으로 묘사되는 반면, 공압 시스템은 구성을 복잡하게 만드는 에어라인이 필요합니다.

M-10은 작은 작업 셀을 위해 특별히 설계된 6축 로봇으로 최대 12kg을 들어 올릴 수 있습니다. Young은 강력하게 권장하는 힘 센서가 있는 로봇을 구입했습니다. 힘 센서를 사용하면 로봇이 엔드 이펙터에 가해지는 힘과 토크를 감지할 수 있습니다. 이것은 거의 인간의 터치 감각을 제공합니다. Young과 그의 팀은 놀랍게도 힘 센서를 설정하고 사용하는 것이 어렵지 않았습니다.

"힘 센서가 더 어려운 측면 중 하나가 될 것이라고 생각했지만 상당히 간단했습니다."라고 그는 말합니다. "때때로 우리는 효과가 없을 것이라고 생각하는 장벽을 넘어야 합니다."

로봇 구매와 주문이 들어오고 나면 작업에 적합한 공작기계를 찾아야 할 때였다. Hardinge Bridgeport V480 APC VMC는 스핀들 가동 시간을 최대화하는 팔레트 교환 시스템 때문에 Young에게 매력적이었습니다.

Young은 "우리는 대부분 한 손에 쥘 수 있는 부품을 만들기 때문에 기계의 크기가 원동력이 되었습니다."라고 설명합니다. “기계가 순환, 색인 및 처리를 계속할 수 있는 능력이었습니다. 매우 예측 가능한 프로세스를 만들고 일정 및 계획에 적합합니다.”

Keyence SZ-V 시리즈 영역 스캐너 제공 27.56피트 Custom Tool에서 로봇 가공 셀 주변의 보호 영역. 로봇을 정지시킨 지역을 날아다니는 나방을 감지하는 것으로 알려진 인상적인 감도를 제공합니다.

로봇/공작 기계 셀이 통합되면 로봇은 처음에 케이지에 갇혔습니다. 그러나 사용 편의성과 기계 접근을 위한 더 나은 옵션이 있다는 것을 깨닫고 자동화 팀은 케이지를 사용한 지 약 1년 후에 대안으로 Keyence SZ-V 시리즈 영역 스캐너에 투자하기로 결정했습니다.

Young은 스캐너가 로봇을 끄고 케이지 도어를 열고 닫는 데 걸리는 공간과 시간을 절약하고 일반적으로 가공 환경을 개선하기 때문에 최고의 구매 중 하나라고 설명합니다.

또한 스캐너의 감도는 팀에 인상적입니다. Young은 어느 날 나방이 스캐너 영역으로 날아간 후 로봇이 종료되는 것을 보고 놀랐습니다.

Young Brothers도 공작 기계에서 데이터 수집의 중요성을 이해합니다. 따라서 이 셀을 구현할 때 프로덕션 로그 계획 시스템에 공급되는 정보를 수집하기 위한 인터페이스로 MT Connect도 구현했습니다.

자기 통합의 이점

로봇 셀을 자체 통합하는 데 소요되는 시간, 기술 및 노동으로 인해 Custom Tool이 이 어려운 작업을 수행하기 위해 통합자를 고용하는 대신 "어려운" 경로를 선택한 이유에 대해 의문을 제기할 수 있습니다. Young은 미래 프로젝트에 대한 투자이자 가공 인텔리전스를 얻기 위한 방법으로 내부적으로 통합을 수행하는 데 전념했다고 설명합니다. 그는 팀이 작업장에서 미래의 작업을 위해 더 많은 로봇을 자체 통합할 수 있도록 노력할 뿐만 아니라 DIY 접근 방식으로 인해 기계와 로봇에 매우 익숙해지고 무엇을 이해하는지 알 수 있다고 말합니다. M 코드와 모든 구성 요소가 함께 작동하는 방식을 포함하여 제어판 내부에 있습니다.

일부 Custom Tool 장비가 소진되었지만 , Young은 이 로봇 가공 셀을 실행하지 않기로 결정했습니다. 주문이 고객의 자재를 사용하여 실행되기 때문입니다. 따라서 소등 중 실수로 인해 스크랩이 발생하면 회사는 고객의 자재를 낭비할 위험이 있습니다.

또는 회사가 로봇 통합업체와 협력하기로 결정했다면 여전히 학습 곡선이 있다고 Young은 설명합니다. 관리가 일부가 될 것이라는 통합에 대한 고려 사항과 장비에 대한 학습의 고통과 도전과 함께 일단 통합이 승인되면 셀을 계속 가동하고 실행하는 것이 상점의 작업입니다. 따라서 그들은 시간을 들이고 모든 시스템의 내부와 외부를 알기 위해 자체 통합하는 데 에너지를 쏟을 가치가 있다고 생각했습니다. 이 옵션을 사용하면 외부 통합업체를 고용하는 데 드는 비용을 절약할 수 있습니다.

Custom Tool이 계속해서 성장하고 자본 장비에 투자함에 따라 Young은 기회가 다시 왔을 때 로봇을 쉽게 통합할 수 있도록 로봇 인터페이스와 함께 제공되는 공작 기계만 구입합니다.

성장을 위한 준비

Custom Tool의 자동화 부문을 성장시키려는 완전한 의도로 Young은 최근 로봇 인터페이스가 있는 기계에 대한 투자로 인해 이러한 작업을 더 많이 수행할 준비가 되어 있다고 생각합니다. Young은 "기계가 준비되면 로봇을 프로그래밍하고 자재 취급을 파악하기만 하면 됩니다."라고 말합니다. "우리는 이미 통합할 준비가 되어 있습니다." 그는 자신의 가게에서 다음에 어떤 직업이 올지 전혀 모른다고 덧붙였습니다.

자동화 사고방식을 갖는다는 것은 회사가 항상 자동화를 모든 주문에 대한 가능성으로 보고 있음을 의미합니다. 실제로 Young은 현재 보고 있는 직업 트렌드가 계속된다면 지금부터 12개월 후에 다른 통합 프로젝트에 대해 이야기할 것이라고 충분히 기대하고 있다고 말합니다.

자체 통합 셀이 이제 잘 구축되어 회사는 주 5일, 하루 14~16시간 동안 작업을 모니터링하는 경향이 있는 조명 작업자만 실행할 수 있습니다. 팀이 하루에 18~20시간 동안 세포를 운영한다는 목표를 달성할 수 있을까요? 이는 고객의 자재 가용성에 따라 다릅니다.

사용자 정의 도구 Inc. | 931-432-6609 | customtoolinc.com

주식회사 하딩 | 800-843-8801 | hardinge.com

화낙 아메리카 | 800-477-6268 | fanucamerica.com

자동 데이터 수집 시스템은 20분마다 정보를 컴파일합니다.

회사 사장인 Gillen Young이 개발한 Custom Tool의 자동화된 데이터 수집 및 보고 시스템은 웹 기반 산업용 사물 인터넷(IIoT) 플랫폼을 사용하여 오픈 소스 MTConnect 통신 프로토콜용 에이전트가 있는 기계에서 데이터를 가져옵니다. 회사의 JobBoss ERP(전사적 자원 관리) 소프트웨어. 플랫폼은 IIoT 모듈, 소프트웨어 및 연결 서비스와 소프트웨어를 제공하는 회사인 Telit의 Devicewise for Factory입니다.

Gillen은 이 시스템의 이점이 다양한 컨트롤러와 인터페이스하고 데이터 수집을 위해 사용자 정의 프로그래밍이 필요하지 않다는 점이라고 말합니다. 이전에 기계에서 수동으로 수집한 모든 데이터(부품 수, 기계 코드 등)와 ERP 데이터(작업 번호, 작업 설명, 주문 날짜, 주문 수량, 배송 날짜 등) 및 클라우드에 저장합니다. 웹 대시보드를 통해 데이터에 액세스할 수 있습니다. 그런 다음 이전에 생산 로그 스프레드시트에서 사용할 수 있었던 내용을 더 그래픽으로 표시하도록 보고서를 만들 수 있습니다.

시스템은 2018년 6월 초부터 실행 중인 머신에 대한 항목을 누락하지 않고 20분마다 데이터를 수집하고 있습니다. 현재 3개의 터닝 센터와 1개의 밀이 연결되어 있습니다. 다른 공장은 연결하기 전에 MTConnect 에이전트를 설치해야 합니다. Gillen은 사용할 수 있는 좋은 기계 모니터링 제품이 많이 있다고 말합니다. 그러나 그의 기술적 배경은 상점이 가장 알고 싶어하는 비즈니스 정보를 다루는 사내 솔루션을 탐색할 기회를 제공했습니다. 그는 또한 이러한 데이터 수집 기능이 절삭 시간을 특정 유형의 절삭 공구 또는 인서트와 연결하는 것과 같은 훨씬 더 고급 분석으로 이어질 수 있다고 생각합니다.