Cobot hilft Molder, Schritt zu halten

Als die Mitarbeiter von Wisconsin Plastics Inc. (WPI) ihren neuen Kollegen, einen kollaborativen UR5-Roboter oder Cobot von Universal Robots, Ann Arbor, Michigan, zum ersten Mal trafen, sahen sie eine Bedrohung für ihre Arbeitsplätze. Heute sehen sie die Möglichkeit, effizienter zu arbeiten.

„Anfangs machten sich alle Sorgen, dass die Roboter sie ersetzen“, erklärt Carl Bartle, Werksleiter. „Als sie erkannten, dass der Roboter dazu da war, ihre eigene Effizienz zu steigern, war die Aufregung groß.“

WPI mit Sitz in Green Bay ist ein Auftragsfertiger mit Schwerpunkt Spritzguss und Montage, einschließlich einer eigenen Linie von Papierhandtuchspendern. Um herauszufinden, wie ein kollaborativer Roboter in sein Geschäft passen könnte, zielte das Unternehmen auf ein bestehendes Produkt – eines seiner kompliziertesten tatsächlich – als Testfall für die Integration eines Cobots ab.

„Wir haben eine unserer komplizierteren Montagelinien für den Cobot ausgewählt“, sagt Bartle, „eine mit der intensivsten menschlichen Interaktion und der variabelsten Geschwindigkeit. Wir dachten, wenn wir das schaffen könnten, könnten wir alles schaffen, also haben wir beim ersten Mal alles gegeben.“

TEMPO HALTEN

Ein Schlüsselkonzept für WPI während des gesamten Prozesses war das Tempo. Arbeitgeber nicht unbedingt dazu bringen, schneller zu arbeiten, sondern einen Prozess zu schaffen, der eine stetige, wiederholbare Produktionsrate aufrechterhält. In der Handtuchspenderlinie, in der der Cobot getestet werden sollte, wurden früher Teile in einem Gebäude spritzgegossen, verpackt und über die Straße in die Montagehalle transportiert. Bartle räumte ein, dass dies auf verschiedenen Ebenen ineffizient war, stellte jedoch auch fest, dass es weniger kompliziert war, als zu versuchen, eine große Montagelinie neben einer Formmaschine zu platzieren. Vor allem schützte es ein solches Inline-Montage-Szenario vor einem inhärenten Risiko:„Wenn Ihnen eines Tages Montagepersonal ausgeht, können Sie möglicherweise nicht die gesamte Linie betreiben“, sagt Bartle. „Aber wenn ich die Spritzgießmaschine separat habe, kann ich zumindest die Teile fahren. Ich schließe die Dinge nicht ab, weil ich nur wenig Montage habe.“

Einer der Vorteile von Cobots besteht darin, dass sie keine „harte“ Bewachung benötigen, um menschliche Arbeiter in der Nähe zu schützen. In diesem Fall ist der Cobot jedoch von wahrscheinlicher menschlicher Interaktion weitgehend isoliert.

In das Cobot-zentrierte Setup hat WPI die beiden Spritzmaschinen integriert, die den Körper und die Abdeckung des Spenders herstellen. Nebeneinander aufgestellt formen sie Teile, die einer zentralen Montagestation zugeführt werden. Der Cobot UR5 entnimmt Teile aus der Maschine und legt sie auf eine Tampondruckvorrichtung, wo ein Kundenlogo angebracht wird. Anschließend wechselt der Roboter die Gehäuse zu einer zweiten Tampondruckvorrichtung, auf der ein zweites Kundenlogo aufgedruckt wird. Der Cobot schwenkt dann und legt die Teile zur Endmontage auf ein Förderband (siehe Video der Zelle in Aktion unter short.ptonline.com/WPI oder unten).

„Indem wir den Roboter dazwischen haben, konnten wir die Größe des Fließbands wirklich reduzieren“, sagt Bartle, „weil der Cobot mehrere Aufgaben auf weniger Platz erledigen kann, als es bei einem menschlichen Fließband erforderlich wäre.“

WPI brachte einen neuen Tampondrucker für die Zelle und ließ einige spezielle Integrationsvorrichtungen bauen, um den Roboter zu unterstützen. Die Maschinen arbeiten mit Werkzeugen mit zwei Kavitäten. Wenn Teile entnommen werden, werden sie auf einer drehbaren Vorrichtung platziert, sodass der Roboter aus einer einzigen Ausrichtung statt aus mehreren Ausrichtungen greifen kann. Nachdem er das erste Teil auf der Vorrichtung platziert hat, schwingt der Roboter zurück und greift das zweite Teil.

Der menschliche Fußabdruck in der Zelle sei nun deutlich kleiner, stellt Bartle fest, da Montagetische entfallen, da Arbeiter Komponenten direkt von einem Förderband zusammenfügen. „Der Tampondruck und der Cobot – diese Integration geschieht auf engstem Raum – und dann übergibt der Cobot an die Montagelinie“, erklärt Bartle. „Ich habe also nicht wirklich eine Reduzierung der Quadratmeterzahl, aber Sie gehen von einer extrem linearen Linie zu einer sehr kleinen, kurzen Linie über, die nicht viel über die Stellfläche der Maschine selbst hinausragt.“

WPI hat eine Steigerung des Durchsatzes festgestellt, weil, wie Bartle erklärt:„Wenn der Roboter die Trittfrequenz steuert, können die Leute dieses Tempo konstanter halten.“ Maschinen kennen nur eine Geschwindigkeit oder können zumindest so eingestellt werden, dass sie mit einer bestimmten, konstanten Geschwindigkeit laufen. „Das menschliche Tempo geht im Laufe des Tages auf und ab“, sagt Bartle. „Dadurch können wir ständig im Tempo der Maschine arbeiten. Der Cobot kann dieses Tempo beibehalten, und dann werden die Menschen dieses Tempo natürlich auch beibehalten. Der Cobot hat nichts beschleunigt, er arbeitet nur konstant im gleichen Tempo. Es gibt weniger Ablenkungen für den Roboter.“

MEHR COBOTS KOMMEN

Nachdem sie die anfängliche Angst vor dem Cobot überwunden hatten, nahmen die Mitarbeiter von WPI die Technologie mehr als an und suchten zusätzliche Arbeit dafür, nicht weniger. „Das Team, das wir zusammengestellt haben, um dies zu testen, war sehr aktiv, um Wege zu finden, den Roboter noch stärker als ursprünglich geplant zu nutzen“, sagt Bartle. „Es waren die Monteure an der Linie, die Ideen hatten:‚Was ist, wenn wir den Roboter in diese Richtung positionieren und von hier aus greifen lassen?‘ Und ‚Was, wenn er ihn hier oder dort auf das Förderband setzt?' Sie waren dabei wirklich interaktiv und sind wirklich stolz auf das, wovon sie Teil haben.“

Die Integration war so erfolgreich, dass WPI nun plant, in den nächsten Jahren vier weitere UR-Cobots einzubringen, so Bartle. Trotz des Gesamterfolgs sieht er einen Aspekt der Cobot-Integration, den WPI beim nächsten Mal ändern würde:„Ich würde definitiv das Fertigungsteam, die Montagemannschaft, den Schichtleiter und unsere Werkstatttechniker früher in die Einrichtung einbeziehen, weil viel ihrer Ideen waren es, die es wirklich auf die nächste Stufe gebracht haben.“

Für die Zukunft erwägt WPI den Einsatz von Cobots, um Teile von einem Ort zum anderen zu transportieren sowie fertige Baugruppen zu verpacken. „Vielleicht können wir einen dieser Jobs rationalisieren, der dazu neigt, ein langweiliger Job mit geringer Qualifikation zu sein, bei dem die Leute leicht abgelenkt werden“, sagt Bartle, „damit ich mein qualifiziertes Arbeitskräfte-Set nutzen und sie auf anspruchsvollere Jobs anwenden kann.“

WPI sieht in zunehmendem Maße die Rolle der Automatisierung in der Zukunft – mehr aus den Leuten herauszuholen, die sie haben, anstatt zu weniger Leuten. „Dies ist eine Chance für uns, unseren Umgang mit unseren Mitarbeitern zu ändern“, sagt Bartle, „denn es kann den Monteuren die langweiligen und mühsamen Aufgaben nehmen und ihnen anspruchsvollere Aufgaben geben und gleichzeitig einige Möglichkeiten eröffnen.“ für Roboterprogrammierer. Der Cobot hat den Einzelnen die Freiheit gegeben, sie auf andere Linien zu setzen, was uns hilft, zu wachsen, denn in der heutigen Zeit scheint es, als ob es uns eher an Mitarbeitern mangelt als an Arbeitskräften.“

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