Использование роботов для автоматизации мелкосерийного ручного производства пластиков

Можно ли автоматизировать ручной продукт?

Когда мы думаем о ручных продуктах, часто представляем индивидуально изготовленные, высоко сложные изделия, где каждая деталь обязательно уникальна. Однако многие продукты ручные просто потому, что объемы производства недостаточно высоки для оправдания полной автоматизации.

В этом кейс-стади мы покажем, как одна группа исследователей промышленных пластиков использовала робота и RoboDK для автоматизации процесса мелкосерийного производства.

Проблема многих форм автоматизации в том, что они требуют согласованного процесса на высокой пропускной способности. Без этого часто не имеет смысл инвестировать в автоматизацию, так как нельзя быть уверенным в возврате инвестиций.

Когда у вас проект малой партии, вы можете спросить, возможно ли вообще автоматизировать.

Это проблема, которую одна группа исследователей в промышленных пластиках решила своим последним робототехническим проектом. Они искали небольшое, экономичное решение для автоматизации этапа сборки пластиковых игрушек-хулахупов.

Представляем… ATS2i

Исследователи французской компании «Applications Thermoplastiques et Solutions Industrielles Innovantes» (ATS2i) провели этот проект. Его возглавлял инженер Александр Темпорель, работающий в промышленных пластиках более 15 лет.

Компания специализируется на проектировании и инженерии инновационных промышленных проектов, с конкретной экспертизой в пластиковой промышленности. Они включают разнообразные производственные технологии, включая 3D-печать, обработку и ЧПУ.

ATS2i смотрит на проекты по всему жизненному циклу промышленных проектов, от НИОКР и دراسات выполнимости до дизайна и прототипирования.

Часть их сферы как компании — помочь другим модернизировать существующие промышленные станки через передовые автоматизации.

И здесь появляется их робототехнический проект хулахупов.

Проект: Производство хулахупов

Проект в вопросе включал производство пластиковых игрушек-хулахупов. Это хороший пример задачи, которая обычно выполняется вручную во многих ситуациях, когда требуются малые партии.

Команда ATS2i создала свою настройку как тест, чтобы увидеть, может ли робототехника легко автоматизировать этап сборки производства хулахупов.

Что такое хулахупы?

Если вы не знакомы с игрушками-хулахупами, вот краткая справка…

Хулахупы используются как игрушки уже более 2500 лет. Чтобы использовать обруч, вы вращаете его вокруг талии, конечностей или шеи. Дети используют их для игр, а взрослые — как форму упражнений или развлечения. Хотя у хулахупов долгая история, они значительно поднялись в популярности в 1950-х.

Большинство современных хулахупов сделаны из пластиковой трубки, хотя традиционно они делались из ивы, бамбука или жесткой травы.

Сложность производства хулахупа

Как инженерный продукт, хулахупы очень просты в изготовлении. Пластиковая трубка гнется в круг, и концы соединяются вместе, обычно вставкой двустороннего деревянного шплинта.

Пока они просты в производстве, хулахупы не всегда производятся в высоких объемах. В отличие от массово производимых версий, мелкие ремесленные производители делают их малыми партиями.

Задача соединения концов обручей — хороший кандидат для автоматизации.

Это хороший пример задачи, часто требуемой в других областях пластикового производства.

Робототехническое приложение: Сборка хулахупов

Проект команды включал простое использование коллаборативного робота. В результате команда выполнила задачу в мастерской без необходимости дополнительных мер безопасности вроде ограждений или датчиков безопасности.

Настройка и производственный процесс были достаточно простыми.

Робототехническая настройка

Настройка состояла из:

• Коллаборативного робота Universal Robots UR5.
<ли>Захвата OnRobot.
• RoboDK для программирования робота.
• Приспособления для гнутия рулонов для гнутия пластиковых трубок.

Команда интегрировала эти компоненты в единую робототехническую ячейку, занимавшую столько места, сколько настольный стол.

Производственный процесс

Процесс создания хулахупа включал аспекты обслуживания станка (для обслуживания гнутильного приспособления) и сборки.

Шаги были следующими:

1. Подхватить и согнуть трубку в гнутильном приспособлении, обеспечивая выступ 1,5 мм.
2. Выровнять концы.
3. Вставить нагретое стекло, полезное для плавления концов пластиковой трубки.
4. Сжать концы трубки вместе, фиксируя их.
5. Подождать остывания пластика перед извлечением из машины.

Программирование робота с RoboDK

Александр Темпорель и его команда решили использовать RoboDK для программирования робота. ПО совместимо «из коробки» с роботами UR и полезно для таких задач, как эта.

Сначала они создали настройку в ПО. Благодаря способности RoboDK легко добавлять 3D-модели, они также смогли добавить модель гнутильного приспособления. Это облегчило правильное выравнивание робота со станком.

Учитывая гибкую природу пластиковых трубок, они решили, что имеет смысл не симулировать хулахупы в ПО. Это только добавило бы сложности симуляции и было ненужно для создания хорошей программы.

Результаты их работы можно увидеть в этом видео:

Как извлечь уроки из этого для своего приложения

Есть много способов использовать робототехнику в вашем процессе, не требующие полной автоматизации всего.

Этот кейс-стади от ATS2i — хороший пример приложения, легкого для развертывания и освобождающего от повторяющейся задачи при мелкосерийном производстве.

Можно даже сказать, что продукт остается по сути ручным, так как робот делает ту же работу, что человек в тех же обстоятельствах — т.е. обслуживает гнутильное приспособление.

Какую мелкосерийную задачу вы хотели бы автоматизировать? Расскажите в комментариях ниже или присоединитесь к обсуждению в LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram или на форуме RoboDK.