Complete sus turnos nocturnos con cobots de asistencia para máquinas

Toolcraft, un pequeño taller metalmecánico en Seattle, necesitaba automatizar una tarea compleja de asistencia de máquinas en tres operaciones dentro de su máquina CNC. Impresionado con el nuevo cobot insignia de Universal Robots (UR), el UR5e, y su capacidad de repetición de 30 micras y capacidades de detección de fuerza y torque, el taller asumió la tarea y ahorró 23% en costos de producción, mientras que aumentó el rendimiento en 43%.

El momento crítico que provocó este cambio se produjo cuando un pedido grande llevó a Toolcraft a agregar un tercer turno para la producción 24/7. “Nadie quiere correr en el tercer turno por aquí”, dice Steve Wittenberg, director de operaciones. En una región con 3% de desempleo, el taller no estaba recibiendo mucha respuesta a su anuncio de solicitud de ayuda. Comenzó a buscar diferentes opciones de automatización, considerando inicialmente los robots industriales tradicionales.

Mirando únicamente el hardware, parecía que los robots tradicionales serían la solución más rentable, dice Wittenberg.

“Pero una vez que comenzamos a tener en cuenta los ahorros al no tener que erigir una jaula de seguridad, y el tiempo ahorrado en la facilidad de uso, evitando una gran cantidad de programación compleja, Universal Robots terminó siendo la solución correcta".

El cobot trabaja en el turno nocturno

La orden que estimuló esta inversión fue una pieza de múltiples roscas para un dispositivo médico. Esta pieza debía cargarse en una operación de mecanizado CNC de tres pasos, que se ejecutaría durante un tercer turno. Toolcraft discutió es nuevo desafío con Rapid Design Solutions, un integrador de sistemas certificado de Universal Robots.

“Cuando se realiza un mecanizado de precisión de múltiples operaciones, los requisitos de precisión aumentan mucho”, dice Troy Ojalehto, propietario de Rapid Designs Solutions.

“Cuando escuchamos que la repetibilidad del UR5e había bajado a 30 micrones, estábamos muy emocionados. Eso realmente compite en el mismo espacio que los robots industriales tradicionales, así que eso fue enorme para nosotros. No he visto otros cobots que manejen este nivel de precisión con piezas de múltiples operaciones como esta, con ingreso de materias primas y salida de piezas de precisión terminadas”.

Seis meses después de la implementación, Wittenberg dice que el taller experimentó un aumento en la producción de inmediato. “Pudimos contratar personal para ese tercer turno y pasamos de producir 255 piezas por semana a 370 piezas por semana. Junto con eso, pudimos terminar la producción de nuestro año siete semanas antes, liberando así a la máquina para producir piezas para otros trabajos”.

Wittenberg agrega que Toolcraft está buscando un ROI de aproximadamente 12 meses.

El cobot limpia

Si bien el cobot ayudó con éxito al taller a implementar la producción 24/7, el cobot todavía no estaba funcionando a su máximo potencial. El ciclo de mecanizado dura un total de 56 minutos, pero el UR5e solo está ocupado atendiendo piezas durante seis minutos. “El resto del tiempo, el cobot estaba quieto esperando el próximo ciclo. Queríamos mantenerlo ocupado”, dice Wittenberg. Para ocupar más tiempo del cobot, el taller agregó una estación de enjuague y limpieza de piezas.

A medida que el UR5e saca la pieza mecanizada del CNC, la sumerge en una solución de enjuague, la pasa a través de un chorro de aire y coloca la pieza lavada y seca en una rejilla para su envío. El taller metalmecánico también pudo controlar el dispositivo neumático y los actuadores de la puerta a través de las interfaces de I/O del UR5e. “Esto reduce en gran medida la necesidad de cableado del CNC y preserva todas las funciones de seguridad estándar del CNC”, explica Ojalehto.

Aprendiendo a programar

Mientras que Toolcraft requirió la asistencia de un integrador de sistemas para poner en funcionamiento la aplicación inicial, el taller pudo programar e instalar la estación de enjuague y secado por su cuenta.

“Lo que realmente nos permitió hacer esto fue todo el soporte en línea gratuito que Universal Robots brinda”, dice Wittenberg. “Después de que nuestro ingeniero de automatización tomó el curso en línea de la Academia UR, pasó unas horas con el integrador y pudo agregar esa estación al ciclo del cobot”.

“No teníamos experiencia con robots en Toolcraft”, dice Brian Laulainen, ingeniero de automatización de Toolcraft. “El UR Academy fue un curso muy intuitivo, interactivo y divertido de tomar. Hizo que aprender fuera mucho más interesante que solo leer un libro”.

Al principio, Wittenberg temía que la producción se redujera durante la fase de programación de la estación de enjuague, ya que el cobot sería retirado de sus tareas habituales de cuidado de máquinas. Sin embargo, el equipo descubrió que podían usar el simulador de Universal Robots y programar casi toda la adición al ciclo fuera de línea mientras el cobot seguía funcionando. El programa fuera de línea simplemente se carga a través de USB directamente en el control colgante de enseñanza del UR5e.

“En el programa que hice en mi oficina, simplemente establecí puntos de referencia en blanco. Una vez que estuve al lado del cobot, pude usar rápidamente el movimiento de conducción libre, mover el robot a las posiciones correctas y enseñarle los nuevos puntos de referencia”, dice Laulainen.

Otro año, otro cobot

Con la primera instalación exitosa de cobot en su haber, Toolcraft ahora planea instalar un cobot adicional cada año, de aquí en adelante. “El hecho de que nuestro propio ingeniero de automatización ahora pueda entrar y solucionar cualquier problema que surja será clave para alcanzar este objetivo”, dice Wittenberg. La siguiente tarea que espera que se automatice en el taller es atender un centro de mecanizado horizontal.

“Ese es un desafío potencial, porque la fresa utiliza lápidas giratorias que se intercambian dentro y fuera de la fresadora, lo que crea algunas dificultades con la fijación. Pero estamos seguros de que podemos resolver esos problemas utilizando un robot universal y algo de innovación en la fijación”.

EMPRESA: Toolcraft Inc. PROBLEMA: Un pedido grande requería agregar un tercer turno, pero el taller tenía problemas para contratar a alguien para cubrirlo. SOLUCIÓN: Robot colaborativo UR5e de Universal Robots RESULTADOS: Producción 24/7, así como ahorro de tiempo y mayor rendimiento.