機械の搬入出を自動化することで、生産効率が向上します。特に、その後の手作業による目視検査も自動化すれば、なおさらです。AI-proはこの目的のために個別のソリューションを開発し、TOX® PRESSOTECHNIKのサーボプレスなどの機械をロボットと人工知能で補完しています。
AI-pro UGの創業者であり、マネージング・ディレクターのパスカル・レトマンは、「より小さな製品、より多くの数量、より短いクロックタイムに最大の可能性があります」と語る。産業界では、作業者が小さな部品を機械に挿入し、短時間で取り出す様子をよく目にします。この作業は繰り返し行われるため、その後の目視検査に比べれば、比較的簡単に自動化することができます。「技術的な観点から見ると、パーツを取り出す際のオペレーターの監視をルールベースのカメラ制御システムに置き換えることは難しく、高いコストを伴うことが多いのです」とレトマン氏は言います。例えば、光条件の変動や幾何学的な偏差のために、システムはすぐに限界に達してしまいます。さらに、このようなカメラシステムは、特別な訓練を受けたスタッフが操作しなければならず、その労力と同時に不良品検出の責任をユーザーに転嫁することになります。
そこで、目視検査と自動化をワンストップで提供するAI-proの出番となるわけです。「私たちは、小型部品の機械への挿入や取り出しなど、管理しやすいプロセスにのみ焦点を当て、プログラミングを含む信頼性の高い検査技術でこれらを補完します」と、同社の創設者は述べています。何が特別なのか。ドイツ・ノルトライン＝ヴェストファーレン州の新興企業が、自動化するシステムを購入し、必要なハンドリング、制御、検査技術で補完しているのです。レトマン氏は、「当社のお客様は、テストプログラムの設定や、ロボットと機械間の通信プログラムなどに時間を取られることがありません」と、その利点を挙げる。この後、コストのかかる外観検査を自動化する方法について説明します。
まず、現在進行中のプロジェクトについて説明します。ある顧客が、ボールスリーブの圧縮に使用する手動式の油圧プレスを更新し、その工程を自動化したいと考えていました。これまで使用していた機械には、不良品を検出するセンサーがなく、プレス後にスリーブが工具に引っかかり、油圧機器のメンテナンスコストが高すぎるという問題がありました。
安定性・制御性
AI-proは、短いクロックタイムを可能にし、圧入深さXを測定し、結果として工程を監視する、実際の作業工程にサーボドライブを備えた安定したプレスを探していました。Xの値を超えたり、アンダーカットになったりした時点で、不具合のあるパーツを検知し、リジェクトすることが期待される。広範な調査の結果、Lettmann氏はTOX® PRESSOTECHNIK GmbH & Co.のCフレームプレスを採用することを決定しました。KGのCフレームプレスを採用した。Lettmann氏は、過去にWeingartenの家族経営企業で良い経験を積んでいます。「事前の総合的な相談と、標準的な建設キットの提供により、TOX®から印刷機を購入するという決断をしました」とLettmann氏は言います。
駆動部には、EX-KタイプのTOX®-ElectricDriveが使用されています。遊星ネジ付きスピンドルが回転運動を正確にリニアフィードに変換し、最大200キロニュートンの力で工具を部品に押し付けます。ねじれに強い強固な鋼鉄製の構造体に設置されており、プレス加工中も十分な安定性で力のかけ方に応えます。ボールスリーブが金型内に配置されると同時に、ドライブがラムを下方に移動させます。レゾルバがフォースパス・プロトコルに必要な経路をサーボドライブ上で直接測定し、内蔵フォースゲージがそのために必要なプレス力を提供します。TOX®ソフトウェアが制御値Xを監視し、不具合のある部品を即座に検出することができます。
AI-proはTOX®-Servo Pressに2つのリニアガイドグリッパーを追加しました。このグリッパーは部品を交互にツールに挿入し、プレス後、パンチが再び上昇する前に部品を固定し、その後、部品を取り去ります。このグリッパーは、部品を交互に金型に挿入し、プレス後、パンチが再び上昇する前に固定し、その後取り外します。その後、このグリッパーは部品を再び軽量ロボットに保持し、ロボットは内側のハンドルでそれを受け取り、次に渡します。AI-proは、2つの供給ユニットを交互に機能させることで、アイドルタイムを大幅に短縮しています。「ロボットは、完成した部品を片方またはもう片方のユニットから交互に受け取るのです」とレトマン氏は説明します。さらに加工が進むと、7台のカメラと1台のマイクロメーターが、完成したボールスリーブを視覚的・幾何学的にチェックします。AI-proはこのためにニューラルネットワークを使用しています。「この検査システムは、反射する表面であっても、溝、面取り、チャタリングマークを確実に検出することができます。また、特定の特性やアライメントの検査も可能です」とレトマン氏は言う。これは、ピクセル単位で類似性を見出す分類によって行われ、AIによる目視検査では、それぞれの計算能力を利用することで初めて可能になるもので、コストの観点からも理にかなったものです。AI-proは、カメラや照明から、目視検査のための送り装置やアルゴリズムに至るまで、すべてのコンポーネントを個別に選択します。「最終的にお客様が行うべきことは、ボタンを押すだけです」とPascal Lettmannは言います。
インターフェースに問題はない
ロボットとプレス間の通信は、Profinetによる上位制御で行われます。プレス工程自体は、一度初期設定を行うか、TOX®-HMIで部品交換を行う場合は、TOX®-Panelでメンテナンスも行われます。その後、AI-proオートメーションは、スタートとストップの信号を出し、プロセスの変動にも対応します。「私たちのシステムは、TOX®ソフトウェアのデータをスキャンして、PLCに送るだけです」とLettmann氏は説明する。また、ロボットは品質管理のために直近の測定値を要求し、完成した部品がIOボックスとNIOボックスのどちらに入れられるかを知ることができます。さらに、AI-proはこれらのプロセスデータをAIコンピュータに送信することができ、例えば、承認された部品や不合格の部品について、これらのデータをSQLデータベースに格納する。「通常、PLCからERPなどの上位の制御システムへのデータ交換は比較的困難です。しかし、我々のコンピュータは、これらの言語を正確に話すのです」とレトマン氏は言う。
プレス、ロボット、その他のオートメーション間の信号交換はシームレスに行われる。その理由のひとつは、事前の良好なコミュニケーションにあります。「TOX® PRESSOTECHNIKは、印刷機との通信オプションについて助言し、プロジェクトの早い段階から、これに関する完全な文書を提供してくれました。そのため、インターフェースの問題は全くありませんでした」とLettmann氏は断言します。
