Hiánypótló mobil kobotok a gépkiszolgálásban

A szakképzett munkaerő hiánya jelentős kihívások elé állít számos közepes méretű gyártóvállalatot, különösen a bérgyártókat. A műszakos üzemekben egyre nehezebb fenntartani a 24 órás termelést. A G4T4 fejlesztése lehetővé teszi a kis- és középvállalkozások számára, hogy egy immár mobil kollaboratív robot segítségével automatizálják a gépkiszolgálási és logisztikai folyamataikat.

Ahhoz, hogy a bérgyártás rendkívül versenyképes piaci környezetében fennmaradjanak, a szerszámgépeknek, például az esztergáknak, marógépeknek, huzalmarógépeknek vagy köszörűgépeknek éjjel-nappal működniük kell. Ehhez azonban szakképzett személyzetre van szükség - és ilyeneket jelenleg nehéz találni. Egyre kevesebb vállalatnak sikerül tartósan fenntartani a három műszakos működést. Egy másik probléma: a CNC-gépeket gyakran kézzel töltik be. Újra és újra előfordul, hogy a munkadarabok a megmunkálás után túl sokáig maradnak, mielőtt megérkeznek a következő géphez, és tovább lehet őket megmunkálni. Bár egyre több robot szolgál már ki megmunkálógépeket, amelyek be- és kirakodják a munkadarabokat, ezeknek zártnak kell lenniük, és helyhez kötötten dolgoznak. A piacon kapható mobil siklók is aligha alkalmasak a gyártásban való használatra, mivel alapvetően a logisztikai ágazatra tervezték őket. A Ger4Tech a Fanuc-kal és az IncubedIT-vel közösen arra vállalkozott, hogy ezt a piaci rést betömje: a Mobile Cobot G4T4 az első autonóm mobil robot (AMR), amely kifejezetten a gyártáshoz tervezett 6 tengelyes robot.

Az osztrák Ger4Tech Metal & Mechatronikai Központ regionális szolgáltató a fémtechnológia és az automatizálási megoldások területén. „A mechatronika robotalapú automatizálása területén vezető innovációs szerepet töltünk be. Széleskörű know-how-val rendelkezünk házon belül, és egyedi automatizálási projekteket valósítunk meg ügyfeleink számára” – kezdi a Ger4Tech ügyvezető igazgatója, Hubert Gerstmeier. „Minden gyártóvállalat számára fontos, hogy a termelési kapacitásait a nap 24 órájában ki tudja használni. A piacon sok mobil robot elérhető, amelyeket különösen a logisztikai ágazatban használnak, de kifejezetten olyan, a megmunkáló gépek kiszolgálására alkalmas AMR nem volt a piacon, mint a mi G4T4-ünk.”

A kobot és az AMR fúziója

A G4T4 a különböző gyártók együttműködésének eredményeképp jöhetett létre és számos különböző részegység összeolvadásának eredménye: a Fanuc kollaboratív CRX-10iA/L típusú robotot a Ger4Tech által kifejlesztett platform alvázra telepítették. Ez a robot alkalmas könnyű és közepesen nehéz alkatrészek rugalmas kezelésére. Kinyúlása 1418 milliméter, teherbírása pedig 10 kilogramm. „A Fanuc erős partnerként tekint magára a robotika területén. Mi vagyunk a világ legnagyobb robotgyártója, CRX kollaboratív robotunk pedig egy olyan könnyűsúlyú robot, amely további védőberendezések nélkül használható. Alacsony, mindössze 40 kilogrammos súlya teszi ideálisan alkalmassá a mobil platformokon való használatra” – emeli ki Bernhard Blöchl, a Fanuc osztrák értékesítési vezetője.

A platformot az IncubedIT Smart Shuttle navigációs szoftvere kelti életre. Tévedhetetlen, ütközésmentes és autonóm útvonaltervezést biztosít a különböző gyártási területeken. „A Fanuc CRX robot megjelenése után gyorsan felmerült bennünk az ötlet, hogy a rugalmas szoftvermegoldásunkkal és a Ger4Tech platformjával egy közös járművet építsünk, hogy ezt a robotot rugalmasan használhassuk bérgyártási alkalmazásokhoz” - magyarázza Ivica Tomic az IncubedIT szakembere. „Az IncubedIT 2011 óta fejleszt szoftvereket autonóm mobil robotokhoz, 2021 óta pedig immár az amerikai Verizon távközlési csoporthoz tartozik.”

A pontos pozicionálás kihívása

A G4T4-et a Schunk Co-act EGP-C elektromos kollaboratív megfogója, Sick biztonsági szkennerek és egy Siemens biztonsági PLC egészíti ki, amely dinamikusan kapcsolja a szkenner védőmezőit és szabályozza az aktuális sebességet. Végül a Fanuc iRVision kamerarendszere teszi teljessé: ez biztosítja az alkatrészfelismerés mellett a pozicionálási pontosságot. A robotok mobil platformon történő használatakor a legnagyobb kihívást a géphez vagy a munkaállomáshoz való pontos pozicionálása jelenti. A G4T4 fejlesztése során tudatosan mellőzték a mechanikus segédeszközöket, a G4T4 ehelyett a Fanuc teljesen integrált kamerarendszerét, az iRVisiont használja. A robot valós helyzetének meghatározásához a munkaállomáshoz képest egy 2D-s kamerát és egy standard szoftvert használnak, az így kapott eltolódás alapján számítják ki az ideális pozíciót. Ily módon nagy rugalmasságot ér el nagy pozicionálási és ismétlési pontossággal.

Vezeték nélküli töltés, mint kulcsfontosságú technológia

A Ger4tech számára, a 24/7-es működés elsődleges fontosságú, ezért a robot lítium-ion akkumulátorának energiaellátása központi szerepet játszik. A Wiferion beépített etaLink induktív akkumulátortöltő rendszere nem igényel kopó alkatrészeket, és így biztosítja a mobil kobot karbantartásmentes folyamatos működését. Az érintésmentes kialakítás lehetővé teszi, hogy a töltőrendszert ott állítsák fel, ahol a kobot hosszabb munkaidejével számolnak. A „folyamaton belüli töltés" révén az energiaellátás a folyamatban történik, például közvetlenül egy szerszámgépnél.

A tapasztalatok közel egy év használat után

A szerszámgépek automatizált be- és kirakodása egyre inkább elfogadottá válik, még a kis gyártási darabszámok és egyedi alkatrészek esetében is, mivel fontos a beállítási idők csökkentése és az alacsony létszámú, éjjel-nappal történő gyártás megvalósítása. „A hozzánk hasonló vállalatoknak feltétlenül szükségük van a rugalmasságra, a megbízhatóságra, a gazdaságosságra és a hatékonyságra" - mutat rá Florian Kirchhofer, a Ger4Tech alkalmazási mérnöke. „Ezért növekszik az automatizálás. A robot képes arra, hogy átvegye és kombinálja a szerszámgépek kezelési alkalmazásait, valamint a nyersanyagok és kész alkatrészek, szerszámok szállítását, a raktári komissiózási feladatokat és a pick-and-place alkalmazásokat elvégezze. A G4T4 például egy központi raktárhelyről képes felvenni a nyersanyaggal megrakott Euroboxokat és egy huzalos szerszámgéphez viszi. Az alkatrészkérés után a géphez utazik, és elvégzi a pozicionálást. Ezután a kobot-kar kiveszi a kész munkadarabbot a gépből, és az Euroboxban lévő szabad helyre helyezi. Ezután betölti a gépet egy nyersdarabbal az Euroboxból, majd ezt követően a kész munkadarabokat egy központi tárolóhelyre vagy egy következő szerszámgéphez szállítja. A nap bármely szakában és éjszaka is használható, személyzet nélkül. Ez új szabadságot teremt." A mobil robot önállóan mozog a különböző munkaterületek között, és egyik munkáról a másikra vált. Kezelése egyszerű és programozási ismeretek nélkül is lehetséges. Az elfogadásához nagyban hozzájárul a kollaboratív jellege. „Egy autonóm mobil robotplatform a klasszikus megmunkálási műveletekben? Igen, eleinte szkeptikus volt itt a hangulat, de most már a dolgozók el vannak ragadtatva" - mondja Kirchhofer. „A mobil robot most úgy halad végig a csarnokon, mintha mindig is itt működött volna. A zökkenőmentes együttélés működik!”

A G4T4-gyel a Ger4tech az első mobil kobotot kínálja a gyártáshoz. A mobil kezelési megoldás automatizálja az anyagok - például nyersanyagok és kész alkatrészek - szerszámgépekhez és szerszámgépektől való szállítását. A töltőrendszer nem igényel dugaszoló vagy csúszó érintkezőket, így lehetővé teszi az akkumulátorok közbenső töltését. Mindezeket a vívmányokat ismerte el az Industrial Production, mikor a G4T4 Mobile Cobotot jelölte robotika kategóriában az „Év terméke” díjára.