A szakképzett munkaerő hiánya nagy kihívások elé állít számos közepes méretű gyártó vállalatot, különösen a bérgyártókat. A több 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 (kobot) segítségével automatizálják a gépkiszolgálási és logisztikai folyamataikat.
Ahhoz, hogy a bérgyártás versenyképes maradhasson a piacon, a szerszámgépeknek, például az esztergáknak, marógépeknek, huzalmaró gépeknek vagy köszörűgépeknek éjjel-nappal működniük kell. Ehhez azonban szakképzett személyzetre van szükség – ilyet azonban 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 a megmunkálógépben, mielőtt a folyamat következő szakaszához, a további megmunkáláshoz érkeznek. Bár egyre több robotikai megoldás létezik, amelyek ki- és berakodják a munkadarabokat a megmunkálógépekbe, ezek zárt rendszerek, 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 megoldást találjon erre a piaci résre: a Mobile Cobot G4T4 az első autonóm mobil robot (AMR), amely kifejezetten a gyártáshoz tervezett hattengelyes 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 – mondja Hubert Gerstmeier, a Ger4Tech ügyvezető igazgatója. – Minden gyártó vállalat számára fontos, hogy termelési kapacitásait a nap 24 órájában ki tudja használni. A piacon sok mobil robot elérhető, amelyeket különösen a logisztikai ágazatban használnak, de kifejezetten a megmunkálógépek kiszolgálására alkalmas AMR eddig nem volt a piacon a G4T4 megjelenéséig.”
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 alvázára telepítették. Ez a robot alkalmas könnyű és közepesen nehéz alkatrészek rugalmas kezelésére. Kinyúlása 1418 mm, teherbírása pedig 10 kg. „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, amelynek köszönhetően a G4T4 tévedhetetlen, ütközésmentes és autonóm útvonaltervezést biztosít a különböző gyártási területeken. „A FANUC CRX robot megjelenése után gyorsan felmerült bennünk az ötlet, hogy rugalmas szoftvermegoldásunkkal és a Ger4Tech platformjával egy közös járművet építsünk, amely rugalmasan használható bérgyártási alkalmazásokhoz – magyarázta a kooperáció motivációjáról 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. A struktúrát a FANUC iRVision kamerarendszere teszi teljessé: ez biztosítja az alkatrész-felismerés mellett a pozicionálási pontosságot. A robotok mobil platformon történő használatakor a legnagyobb kihívást a géphez vagy a munkaállomáshoz való pontos pozicionálás 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 az AMR jelentős 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 lítiumion-akkumulátorának energiaellátása központi szerepet játszott a fejlesztés során. 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 munka közben 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, a nyersanyagok és kész alkatrészek, szerszámok szállítását, illetve elvégezze a raktári komissiózási feladatokat és a pick-and-place alkalmazásokat. A G4T4 például képes egy központi raktárhelyről felvenni a nyersanyaggal megrakott Euroboxokat, és egy huzalos szerszámgéphez szállítani azokat. Az alkatrészkérés után a géphez utazik, elvégzi a pozicionálást. Ezután a kobotkar kiveszi a kész munkadarabot a gépből, és az Euroboxban lévő szabad helyre helyezi. Ezután betölti a gépet egy nyers darabbal az Euroboxból, majd ezt követően a kész munkadarabokat egy központi tárolóhelyre vagy egy következő szerszámgéphez szállítja. A nap bármely szakában és éjszaka is dolgozik, humán erőforrás nélkül. Ez új szabadságot teremt” – foglalja össze a funkciókat és előnyöket Florian Kirchhofer.
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 kollaboratív jellege. „Eleinte szkeptikus volt a hangulat egy autonóm mobil robotplatform alkalmazásával kapcsolatban a klasszikus megmunkálási műveletekben, de mostanra a dolgozók is el vannak ragadtatva. A mobil robot most úgy halad végig a csarnokon, mintha mindig is itt működött volna. A zökkenőmentes együttélés működik!” – számol be a tapasztalatokról Kirchhofer.
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 díjra.
