Mobiele robots verhogen de productiviteit en veiligheid van werknemers

Een mobiele vloot van Universal Robots ontvangt nu dagelijkse werkorders om de steeds veranderende taken voor high-mix/low-volume elektronicafabrikant Scott Fetzer Electrical Group (SFEG; Fairview, TN) op te lossen. Geleverd door Universal Robots USA Inc. (East Setauket, NY; Odense, Denemarken), hebben de samenwerkende UR-robots de productie met 20% geoptimaliseerd en monotone en potentieel gevaarlijke taken overgenomen van werknemers die nu zijn toegewezen aan meer lonende banen.

SFEG werd in 2010 opgericht om de capaciteiten van drie bedrijven van Scott Fetzer Company samen te brengen:France Power Solutions, Northland Motor Technology en Kingston Products. Het bedrijf, gelegen aan de rand van Nashville, ontwerpt en produceert elektrische stroomproducten, waaronder transformatoren, voedingen, bewegingsbesturingen en aandrijfsystemen.

Toen de eerste UR5-robot bij SFEG arriveerde, kreeg hij al snel de naam 'Waldo', geïnspireerd op de populaire Where's Waldo-boeken met een vriendelijke kerel die steeds op nieuwe plaatsen onder massa's mensen verschijnt.

"De ene dag zou Waldo plaatwerk buigen, de volgende dag zou hij pick-and-place taken uitvoeren, en de derde dag zouden we hem meenemen naar Manufacturing Day op de plaatselijke middelbare school," zei Matthew Bush, directeur operations bij SFEG, een fabrikant van een breed scala aan elektrische motoren en componenten.

De UR-robots zijn een nieuw type robot geclassificeerd als collaboratief vanwege hun interactieve ontwerp. Collaboratieve robots zijn eenvoudig in te stellen voor een nieuwe taak en beschikken over ingebouwde veiligheidssystemen waarmee de robotarm automatisch stopt met werken als hij objecten of mensen op zijn route tegenkomt.

Bush kwam deze nieuwe automatiseringsoplossing tegen toen hij op zoek was naar manieren om SFEG op wereldschaal concurrerender te maken en tegelijkertijd meer voordeel te halen uit bestaande machines. “Een van onze grootste uitdagingen als high-mix/low-volume producent is dat de meeste van onze lijnen niet altijd draaien. Het vinden van een manier om robots in de traditionele zin op het spel te zetten, was een zeer grote uitdaging”, aldus Bush.

“We wilden een mobiele, flexibele robotmacht bouwen, en de enige manier om dit te bereiken was met een collaboratieve robot. We zagen maar een paar aanbiedingen en de UR-robot was de enige robot waarvan we dachten dat hij het werk kon doen. Het heeft de snelheid en precisie van een standaard industriële robot met de mogelijkheid om zich te verplaatsen en naast mensen te werken,” zei Bush.

SFEG plaatste de UR-robots op voetstukken met wielen en bouwt nu de vloot van mobiele UR-robots die op de plaatwerkafdeling worden ingezet. De robots worden geïntegreerd in de gehele productiecyclus van het snijden van de eerste plano op de stanspers tot het vormen, vouwen en de uiteindelijke montage van de elektrische componenten. Er zijn extra robots gepland om de revolverpersen en afkantpersen te helpen onderhouden.

General Manager Rob Goldiez zei:"We zien een toename van ongeveer 20% met een tempo-setter met de Universal Robots die hand in hand werken met onze mensen." De UR-robots die aan de motorveldlijn werken, zijn een UR5- en een UR10-robot, genoemd naar hun nuttige lading in kilo's. De robots hebben allemaal een herhaalbaarheid van 0,1 mm en een bereik van 19,7 tot 51,2″ (500-1300 mm).

De UR5 wordt aan het einde van de lijn geplaatst naast een medewerker die de robot een motorvelddeel overhandigt. De UR5 pakt het onderdeel op, plaatst het in een houder, pakt een draadknipper op om de draden af ​​te knippen en plaatst het onderdeel voor de UR10-robot om op te pakken en op een transportband te plaatsen voor de eindmontage.

“We kunnen meerdere robots aan elkaar koppelen en via Modbus de TCP-verbindingen en robotstatus uitlezen. We kunnen ook informatie doorgeven aan andere softwarepakketten en gegevens verzamelen. Het opent veel deuren om veel dingen te doen waar we nu pas naar beginnen te kijken”, zegt hoofdingenieur Jamie Cook.

Een UR-robot wordt geleverd met een touchscreen-hanger waar alle programmering doorheen wordt gedaan. Het sturen van de robotarm kan worden gedaan met de pijltjestoetsen op het scherm, of door simpelweg de robotarm vast te pakken en deze de gewenste bewegingen tussen waypoints te "leren". Dat elimineerde de gestructureerde tekstprogrammering die Cook gewoonlijk moest coderen bij het werken met traditionele robots.

“Het was heel gemakkelijk te leren en het ging veel soepeler dan ik had verwacht. Ik zou zeggen dat het een derde tot de helft van de implementatietijd kostte op basis van eerdere ervaringen die ik heb gehad, "zei Cook.

Terwijl SFEG op zoek was naar taken om te automatiseren, was het elimineren van eentonige en potentieel gevaarlijke taken prioriteit nummer één. Een andere taak die nu door de mobiele UR-robotvloot wordt uitgevoerd, is het vullen van epoxy in printplaten.

In het verleden maakten werknemers een grote partij printplaten en stonden daar en vulden ze handmatig met tweecomponenten epoxy en stuurden ze naar de uithardingslijn. Tegenwoordig doet de robot dat de hele dag, waardoor we naar een one-piece flow kunnen gaan. Veiligheidsrisico's worden nu vermeden op de motorveldlijn doordat een UR-robot het draadknippen afhandelt.

"Het is een mogelijke toepassing van het carpaaltunnelsyndroom die ongeveer 16.000 draden per dag met de hand snijdt. Dus we dachten dat dit een geweldige plek was om robots te plaatsen - laat ze een carpale tunnel krijgen!”

"We zien ongeveer 1 op 1 beweging van mensen van waar we een robot plaatsen waarmee we een persoon naar een ander deel van het bedrijf kunnen verplaatsen. We hebben op dit moment 14 robots van Universal Robots en aangezien we ze allemaal hebben geïmplementeerd, verwachten we 14 medewerkers te kunnen herpositioneren”, aldus Goldiez.

Een van de volgende robottaken die momenteel bij SFEG worden ontwikkeld, is het plaatsen van c-clips op armaturen. Bij de lakoven zullen twee UR10's met motoren laden en lossen manden. Een UR10 is al ingezet aan het einde van de laktransporteur en werkt als een eenvoudig overslagstation, waarbij manden tussen de lijnen worden verplaatst.

"We bekijken alles wat we nu nieuw ontwerpen om er zeker van te zijn dat we het met een robot kunnen monteren. Als we dat niet kunnen combineren met een robot, moeten we terug naar de tekentafel en het opnieuw proberen.”

Ga voor meer informatie van Universal Robots USA Inc. naar www.universal-robots.com of bel 631-610-9664.

Dit artikel is voor het eerst gepubliceerd in de maart 2016-editie van Manufacturing Engineering tijdschrift. Lees "Mobiele robots verhogen de productiviteit en veiligheid van werknemers" als pdf.