Mobile Roboter erhöhen die Produktivität und Sicherheit der Arbeiter

Eine mobile Flotte von Universal Robots erhält jetzt tägliche Arbeitsaufträge, um sich ständig ändernde Aufgaben für den High-Mix/Low-Volume-Elektronikhersteller Scott Fetzer Electrical Group (SFEG; Fairview, TN) zu lösen. Die von Universal Robots USA Inc. (East Setauket, NY; Odense, Dänemark) gelieferten kollaborativen UR-Roboter haben die Produktion um 20 % optimiert und monotone und potenziell gefährliche Aufgaben von Mitarbeitern übernommen, die jetzt lohnenderen Jobs zugewiesen wurden.

SFEG wurde 2010 gegründet, um die Fähigkeiten von drei Unternehmen der Scott Fetzer Company zusammenzuführen:France Power Solutions, Northland Motor Technology und Kingston Products. Das am Stadtrand von Nashville ansässige Unternehmen entwickelt und fertigt elektrische Energieprodukte, darunter Transformatoren, Netzteile, Bewegungssteuerungen und Antriebssysteme.

Als der erste UR5-Roboter bei SFEG ankam, wurde er schnell „Waldo“ genannt, inspiriert von den beliebten Büchern „Where’s Waldo“ mit einem freundlichen Kerl, der immer wieder an neuen Orten in Menschenmassen auftaucht.

„Eines Tages würde Waldo Blech biegen, am nächsten Tag würde er Pick-and-Place-Aufgaben ausführen, und am dritten Tag würden wir ihn zum Manufacturing Day an der örtlichen High School mitnehmen“, sagte Matthew Bush, Betriebsleiter bei SFEG, ein Hersteller einer breiten Palette von Elektromotoren und Komponenten.

Die UR-Roboter sind ein neuer Robotertyp, der aufgrund seines interaktiven Designs als kollaborativ eingestuft wird. Kollaborative Roboter lassen sich einfach für eine neue Aufgabe einrichten und verfügen über integrierte Sicherheitssysteme, die es dem Roboterarm ermöglichen, den Betrieb automatisch anzuhalten, wenn er auf seinem Weg auf Objekte oder Personen trifft.

Bush stieß auf diese neue Automatisierungslösung, als er nach Möglichkeiten suchte, SFEG auf globaler Ebene wettbewerbsfähiger zu machen und gleichzeitig die Vorteile bestehender Maschinen besser zu nutzen. „Eine unserer größten Herausforderungen als High-Mix/Low-Volume-Produzent ist, dass die meisten unserer Linien nicht die ganze Zeit laufen. Der Versuch, einen Weg zu finden, Roboter im herkömmlichen Sinne ins Spiel zu bringen, war eine sehr große Herausforderung“, sagte Bush.

„Wir wollten eine mobile, flexible Robotertruppe aufbauen, und das konnten wir nur mit einem kollaborativen Roboter erreichen. Wir haben nur ein paar Angebote gesehen und der UR-Roboter war der einzige Roboter, von dem wir dachten, dass er die Arbeit erledigen könnte. Er hat die Geschwindigkeit und Präzision eines Standard-Industrieroboters mit der Fähigkeit, sich zu bewegen und neben Menschen zu arbeiten“, sagte Bush.

SFEG stellte die UR-Roboter auf Podeste mit Rädern und baut nun die Flotte mobiler UR-Roboter auf, die in der gesamten Blechabteilung eingesetzt werden. Die Roboter werden in den gesamten Produktionszyklus vom Zuschnitt des Ausgangsrohlings auf der Stanzpresse über das Umformen, Abkanten und die Endmontage der elektrischen Komponenten integriert. Weitere Roboter sind geplant, um die Revolverpressen und Abkantpressen zu bedienen.

General Manager Rob Goldiez sagte:„Wir sehen eine Steigerung von etwa 20 %, da wir mit Universal Robots einen Schrittmacher haben, der Hand in Hand mit unseren Mitarbeitern arbeitet.“ Die UR-Roboter, die an der Motorfeldlinie arbeiten, sind ein UR5- und ein UR10-Roboter, die nach ihrer Nutzlast in Kilo benannt sind. Alle Roboter verfügen über eine Wiederholgenauigkeit von 0,1 mm und eine Reichweite von 19,7 bis 51,2″ (500–1300 mm).

Der UR5 wird am Ende der Linie direkt neben einem Mitarbeiter platziert, der dem Roboter ein Motorfeldteil übergibt. Der UR5 nimmt das Teil auf, legt es in eine Halterung, nimmt einen Drahtschneider, um die Drähte zu schneiden, und platziert das Teil dann, damit der UR10-Roboter es aufnehmen und auf einem Förderband für die Endmontage ablegen kann.

„Wir können mehrere Roboter miteinander verbinden und über Modbus die TCP-Verbindungen und den Roboterstatus auslesen. Wir können auch Informationen an andere Softwarepakete weitergeben und Daten sammeln. Es öffnet viele Türen für viele Dinge, die wir uns gerade erst ansehen“, sagte Chefingenieur Jamie Cook.

Ein UR-Roboter wird mit einem Touchscreen-Anhänger geliefert, über den die gesamte Programmierung erfolgt. Die Steuerung des Roboterarms kann entweder über die Pfeiltasten auf dem Bildschirm erfolgen oder indem Sie einfach den Roboterarm greifen und ihm die gewünschten Bewegungen zwischen den Wegpunkten „beibringen“. Dadurch wurde die strukturierte Textprogrammierung beseitigt, die Cook normalerweise programmieren musste, wenn er mit herkömmlichen Robotern arbeitete.

„Es war wirklich einfach zu lernen und es lief viel reibungsloser, als ich erwartet hatte. Ich würde sagen, dass es ein Drittel bis die Hälfte der Implementierungszeit gedauert hat, basierend auf früheren Erfahrungen, die ich gemacht habe“, sagte Cook.

Als SFEG nach zu automatisierenden Aufgaben suchte, hatte die Eliminierung monotoner und potenziell gefährlicher Aufgaben oberste Priorität. Eine weitere Aufgabe, die jetzt von der mobilen UR-Roboterflotte übernommen wird, ist das Einfüllen von Epoxid in Leiterplatten.

In der Vergangenheit stellten die Mitarbeiter eine große Charge Leiterplatten zusammen und standen dort und füllten sie manuell mit zweiteiligem Epoxid und schickten sie durch die Aushärtungslinie. Heute macht der Roboter das den ganzen Tag, sodass wir zu einem One-Piece-Flow übergehen können. Sicherheitsrisiken werden jetzt an der Motorfeldlinie vermieden, indem ein UR-Roboter das Drahtschneiden übernimmt.

„Es ist eine potenzielle Karpaltunnelsyndrom-Anwendung, bei der täglich etwa 16.000 Drähte von Hand geschnitten werden. Also dachten wir, das sei ein großartiger Ort, um Roboter zu platzieren – lass sie den Karpaltunnel bekommen!“

„Wir sehen ungefähr 1 zu 1 Bewegung von Menschen, von wo aus wir einen Roboter einsetzen, der es uns ermöglicht, eine Person in einen anderen Bereich des Unternehmens zu bringen. Wir haben derzeit 14 Roboter von Universal Robots und da wir all diese implementiert haben, gehen wir davon aus, dass wir 14 Mitarbeiter neu positionieren können“, sagte Goldiez.

Eine der nächsten Roboteraufgaben, die derzeit am SFEG entwickelt werden, ist das Anbringen von Federringen an Ankern. Am Lackofen werden zwei UR10 Körbe mit Motoren be- und entladen. Ein UR10 ist bereits am Ende des Lackförderers eingesetzt und fungiert als einfache Übergabestation, die Körbe zwischen den Linien bewegt.

„Wir prüfen alles, was wir jetzt neu entwerfen, um sicherzustellen, dass wir es mit einem Roboter zusammenbauen können. Wenn wir das nicht mit einem Roboter zusammensetzen können, müssen wir zurück zum Reißbrett gehen und es noch einmal versuchen.“

Weitere Informationen von Universal Robots USA Inc. erhalten Sie unter www.universal-robots.com oder telefonisch unter 631-610-9664.

Dieser Artikel wurde erstmals in der Märzausgabe 2016 von Manufacturing Engineering veröffentlicht Zeitschrift. Lesen Sie „Mobile Roboter erhöhen die Produktivität und Sicherheit der Arbeiter“ als PDF.