Robottoekomst rooskleurig door handgereedschap

Wereldwijd zijn er nu circa 3.500.000 industriële robots in gebruik. De auto- en metaalindustrie vooral zijn de grote bekende robotgebruikers. Een robot alleen is niet genoeg, het is vooral een samenspel van mens en automatisering dat voor de productiewinst zorgt. Hierin is een stap gemaakt: de toepassing van handmachines.

Een robot is geen vervanger voor je personeel maar een aanvulling die het saaie en eentonige werk weghaalt bij de mensen. Teqram vindt daar iets voor uit, de handmachineslijper door de robot ingezet is een wereldprimeur. ‘We laten de robot zonder programmeren het werk doen’, zegt Frans Tollenaar, directeur Teqram. ‘De huidige arbeidsmarkt met gebrek aan mensen laat zien dat je vakmensen voor vakwerk moet inzetten en saai en repeterend werk kan vervangen door robots.’

Flexibele robots

Kleine sterk wisselende series met veel variatie is in combinatie met de handmachines een specialisatie van Teqram. Wil je die mogelijkheden maximaal benutten kan je het beste je hele productiesysteem onder de loep nemen met robotspecialisten. Zij kennen alle ins en outs die met robots mogelijk zijn en kunnen dat implementeren in het volledige productieproces. Elk stapje moet stap voor stap in het proces bekeken worden, doe je dat niet is mislukken van het automatiseren door kleine vergeten details mogelijk.

‘Een robot functioneert pas optimaal in het productieproces als hij daarvoor applicatiespecifiek gemaakt en geprogrammeerd is,’ zegt Frans Tollenaar. ‘Robotspecialisten moeten alle ins en outs weten van de productie tot het kleinste detail om een goed systeem te maken.’ Een standaardrobot voldoet vaak niet optimaal. Alles is gefinetuned, ook de inpassing van de handmachines.

3D

Maatverschillen kan een robot met 3D-visionfunctionaliteit inmiddels aan, net als variatie in positie en oriëntatie. Dit is inmiddels geen belemmering meer. Bin-picking is het pakken van het ongesorteerde werkstuk, vision is zien en bepalen wat het is, de guide is er om de gripper te leiden naar het onderdeel. De computer en software achter de robot is het brein dat al deze functies combineert en de arm aanstuurt met het juiste stuk gereedschap, ofwel bijvoorbeeld een handmachine. De uitdaging is hier ook chaotische plaatsing van de objecten. 3D-camera’s herkennen afstand, omvang en vorm van de producten en berekenen keer op keer de wijze waarop het product opgepakt en bewerkt moet worden. Ofwel pakken en bewerken bij in- en uitvoer van producten uit machines wordt bepaald door de software bij de robot. Teqram gebruikt een laserstraal en een camera in het vision-gedeelte om dat nauwkeurig te bepalen. Eventueel ondersteunt door een 3D-visionsysteem op de robotarm, dat ook voor kwaliteitscontrole gebruikt kan worden.

Sterk

Een robot heeft echter nog niet het improvisatievermogen van de mens. In kracht overtreft hij de mens, Teqram gaat tot 750 kilo. Als het product bijvoorbeeld draait en beweegt moet de robot steeds op andere manieren anticiperen. Hij is afhankelijk van de geometrie, voor hele grote series zoals in de automobielindustrie kan je ook op conventionele wijze een betaalbaar programma maken. Iedere dag anders dat loonde vroeger niet. ‘Flexibiliteit moet, en dat krijgen wij voor elkaar met onze 3D-visiontechnologie. Alles valt en staat met de juiste grippers. Teqram besteed dan ook een fors deel van de ontwikkeltijd aan het maken van passende grippers. Liefst zo breed mogelijk inzetbaar omdat veelvuldig grippers en gereedschap wisselen meer productietijd kost. Een goede gripper en het juiste gereedschap is cruciaal voor het proces. ‘Snel herkennen, pakken, werklocatie bepalen of plaatsen is een grote slag.’ Daar ontwikkelen ze zelf software voor.

Toekomst AI mogelijk

AI zal het in de toekomst nog eenvoudiger en sneller kunnen maken en een stukje menselijke improvisatie opleveren. ‘De software regelt alles, de operator drukt ook nu enkel nog op enkele knoppen om het proces te starten, de software doet de rest.’ Dat is de Teqram eigen manier van programmeren. Niet op PLC-basis (programmeerbare logische sturing) maar op PC-basis. Een PC-platform biedt meer mogelijkheden om applicatiegerichter te ontwikkelen, een zaag belaad je immers anders dan een CNC-freesbank en een lasersnijder is bijvoorbeeld ook weer anders.

‘We kunnen hierdoor ook handgereedschappen met de robot inzetten. Zagen, slijpen, afbramen, frezen, polijsten beitels en meer zoals een radius R3 aanbrengen volgens NEN 1090-3 of oxidelagen verwijderen van de gesneden rand en laskanten.’ Een van de grootste uitdagingen was een man met een slijptol evenaren. Hij is ongelooflijk flexibel inzetbaar met zijn hand- en oogcoördinatie. In 65 procent van de gevallen kan de robot de man vervangen.

Het idee

Handgereedschappen met een op maat ontwikkelde spil is niet in alle situaties flexibel genoeg in gebruik. ‘Wij geloven in een breed scala en dat kan met handgereedschappen die de robot oppakt,’ zegt Tollenaar. ‘Camerasystemen en slimme systemen zorgen dat de robot zijn werk doet, mede door het 3D-visionsysteem.’ Je komt veel werk tegen in bijvoorbeeld kleine series autogeensnijwerk. De flexibiliteit heeft ten opzichte van een man nog een beperking van 35 procent van het werk. Dit geldt ook voor de andere bewerkingen, de hand- en gewrichtscoördinaten van de mens is nog steeds de winnaar. ‘Maar vier van de zes medewerkers kan je vervangen.’

Stel, je moet rvs polijsten, dat gaat bijvoorbeeld nog niet lukken. Bepaalde contouren waar je niet goed in kan, daar is een man net behendiger en dus nodig. Teqram’s snelle robot tilt de producten tot 200 kilo op en in combinatie met de EasyFlipper bewerkt de robot beide kanten. ‘Nu hebben we een speciaal ontwikkeld half portaal tot 750 kilo dat het werkstuk op de EasyFlipper kan leggen in de robotkooi voor de automatische robotbewerking.’

Ontwikkeling gaat door

‘Inmiddels is er een nieuwe kleine stap: touch. Kwaliteitsbeoordeling is hierdoor weer een stapje dichterbij gekomen. Maar we zijn er nog niet’, stelt Tollenaar vast. ‘Dit is hetzelfde als oppervlaktekwaliteit beoordelen, een oog ziet onregelmatigheden op een paar honderdste van een millimeter.’ Contouren- en oppervlaktecontrole is de volgende stap voor de toekomst.

Daarnaast moet de robot makkelijk verplaatsbaar zijn. Het productspectrum van een bedrijf verandert in de loop der jaren, de softwareontwikkeling is eigenlijk het enige dat daardoor verandert, soms komt er een andere werkstukmanipulator of gripper erbij. De robotarm gaat lang mee. ‘In een universele standaardrobot zie ik eigenlijk niets, want voor alle toepassingen is er vaak net weer iets anders nodig. Je moet inzetten op modulaire bouwblokken om de voordelen van standaardsystemen met klant specifieke configuraties te combineren’, zegt Tollenaar.

Auteur: Evert Bruinekool