Mobiele robots verhogen productiviteit en veiligheid bij elektronicafabrikant

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

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

toen de eerste UR5-robot bij SFEG arriveerde, werd hij snel “Waldo” gedoopt, geïnspireerd door de populaire Where's Waldo-boeken met een vriendelijke kerel die steeds op nieuwe plekken tussen menigten verschijnt.  

“Op één dag zou Waldo bladmetaal buigen, de volgende dag pick-and-place-taken uitvoeren, en de derde dag zouden we hem meenemen naar Manufacturing Day op de lokale high school,” zei Matthew Bush, director of 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 op te zetten voor een nieuwe taak en hebben ingebouwde veiligheidssystemen die de robotarm automatisch stoppen als het objecten of mensen in zijn route ontmoet.

Bush kwam deze nieuwe automatiseringsoplossing tegen toen hij op zoek was naar manieren om SFEG concurrerender te maken op wereldschaal, terwijl meer voordeel werd getrokken uit bestaande machines. “Een van onze grootste uitdagingen als high-mix/low-volume producent is dat onze lijnen meestal niet de hele tijd draaien. Een manier te vinden om robots op de lijn te zetten in de traditionele zin was een heel grote uitdaging,” zei Bush.

“We wilden een mobiele, flexibele robotmacht bouwen, en de enigste manier waarop we dat zouden bereiken was met een collaboratieve robot. We zagen maar een paar aanbiedingen en de UR-robot was de enigste robot die we deden dat de klus kon doen. Het heeft de snelheid en precisie van een standaard industriële robot met de mogelijkheid om te verplaatsen en naast mensen te werken,” zei Bush.

SFEG plaatste de UR-robots op wielenpedestals en bouwt nu de vloot van mobiele UR-robots die doorheen de bladmetaalafdeling gedeployed zijn. De robots worden geïntegreerd in de hele productiecyclus, van het snijden van de initiële blank op de blankingpers tot vormen, vouwen en eindassemblage van de elektrische componenten. Additionele robots zijn gepland om de touretpersen en persbraken te tenderen.

“We zien ongeveer 20% toename door een pacemaker met de Universal Robots die hand in hand met onze mensen werken.” De UR-robots die de motorfield-lijn werken, zijn een UR5 en een UR10-robot, genoemd naar hun payload in kilo's. De robots hebben allemaal 0,1-mm herhaalbaarheid en reiken in bereik van 19,7 tot 51,2″ (500–1300 mm).

De UR5 wordt aan het einde van de lijn geplaatst, recht naast een werknemer die de robot een motorfield-onderdeel aanreikt. De UR5 pakt het onderdeel op, legt het in een houder, pakt een draadsnijder om de draden te knippen, en plaatst het onderdeel vervolgens voor de UR10-robot om op te pakken en op een band voor eindassemblage te leggen.

“We kunnen meerdere robots met elkaar vergrendelen en via Modbus de TCP-verbindingen en robotstatus uitlezen. We kunnen ook informatie doorgeven aan andere softwarepakketten, en data verzamelen. Het opent veel deuren om veel dingen te doen waar we net aan beginnen te kijken,” zei principal engineer Jamie Cook.

Een UR-robot wordt geleverd met een touchscreen-pendant waar alle programmering doorheen gedaan wordt. Het sturen van de robotarm kan ofwel via pijltjestoetsen op het scherm, of door simpelweg de robotarm te grijpen en het de gewenste bewegingen tussen waypoints te “leren”. Dat elimineerde de gestructureerde tekstprogrammering die Cook meestal moest coderen bij het werken met traditionele robots.

“Het was echt makkelijk te leren en het ging veel soepeler dan ik had verwacht. Ik zou zeggen dat het een derde tot de helft van de implementatietijd eruit haalde gebaseerd op eerdere ervaringen die ik had,” zei Cook.

Terwijl SFEG naar taken zocht om te automatiseren, was het elimineren van monotone en potentiëel gevaarlijke taken de nummer één prioriteit. Een andere taak die nu door de mobiele UR-robotvloot wordt afgehandeld, is het vullen van epoxy in printplaten.

In het verleden maakten werknemers een grote batch printplaten en stonden ze daar om ze handmatig te vullen met twee-componenten epoxy en ze de uitlijningslijn op te sturen. Vandaag doet de robot dat de hele dag, wat ons in staat stelt om naar one-piece-flow te gaan. Veiligheidsrisico's zijn nu vermeden op de motorfield-lijn door een UR-robot de draadsnijder te laten hanteren.

“Het is een potentiële carpaaltunnelsyndroom-applicatie waarbij ongeveer 16.000 draden per dag met de hand worden geknipt. Dus we dachten dat dat een geweldige plek was voor robots—laat ze carpaaltunnel krijgen!”

“We zien ongeveer 1-op-1 verplaatsing van mensen van waar we een robot inzetten, wat ons in staat stelt om een persoon naar een ander gebied van het bedrijf te verplaatsen. We hebben nu 14 robots van Universal Robots en als die allemaal geïmplementeerd zijn, verwachten we 14 werknemers te kunnen repositioneren,” zei Goldiez.

Een van de volgende robottaak die momenteel bij SFEG wordt ontwikkeld, is het plaatsen van c-clips op ankers. Bij de vernisoven zullen twee UR10's manden met motoren laden en lossen. Eéén UR10 is al gedeployed aan het einde van de vernisband, werkend als een simpele transferstation, manden tussen lijnen verplaatsend.

“We kijken naar alles wat we nu nieuw ontwerpen om er zeker van te zijn dat we het met een robot kunnen monteren. Als we dat niet met een robot kunnen monteren, moeten we terug naar het tekenbord en opnieuw proberen.”

Voor meer informatie van Universal Robots USA Inc., ga 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 magazine. Lees “Mobile Robots Increase Worker Productivity, Safety” als PDF.