Cobot-Flotte behebt Arbeitskräftemangel

Aldo Albieri, Betriebsleiter bei Thyssenkrupp Bilstein, zögert nicht, es eine „Revolution“ zu nennen, wenn er die schnelle Einführung der kollaborativen Roboterarme von Universal Robots im gesamten Werk des Unternehmens in Hamilton, Ohio, beschreibt, das Hightech-Aufhängungslösungen für herstellt der Automobilindustrie. „Ich hatte das Gefühl, dass wir im richtigen Moment mit der richtigen Gelegenheit waren, ein Teil davon zu sein. Wir begannen zu sehen, dass kollaborative Roboter auf eine ganz andere Art und Weise eingesetzt wurden als herkömmliche sechsachsige Roboter“, sagt er und beschreibt Besuche in kleinen Maschinenwerkstätten in Familienbesitz, in denen Hersteller mit wenig oder keiner Robotikerfahrung selbst komplexe Aufgaben mit Cobots automatisierten . „Sie verwendeten keine Sicherheitskäfige, und die Cobots wurden auf Räder gestellt und zwischen den Aufgaben bewegt. Da hat es wirklich geklickt“, sagt Herr Albieri, der seit dieser Entdeckung fast zwei Jahre lang alle zwei Monate die Implementierung eines neuen Cobots am Bilstein-Standort Hamilton überwacht hat.

„Es geschah in einem unglaublich schnellen Tempo, wobei wir uns am Anfang schnell von Trial-and-Error entwickelt und Anbieter für die Maschinenintegration eingesetzt haben“, sagt Herr Albieri. Er erkannte bald, dass das Insourcing der Cobot-Bereitstellungen der richtige Weg war. Sein Industrie-4.0-Team, das die Cobot-Anwendungen verwaltete, untersuchte andere Optionen, aber er sagt:„Wir haben uns entschieden, mit einem Cobot-Typ zusammenzuarbeiten – und dann haben wir uns für unseren ersten Cobot mit Universal Robots entschieden. Wir erkannten, dass UR die fortschrittlichste Lösung für präziseres Pick-and-Place hatte. Der Cobot ist einfach zu warten und zu programmieren und bietet das beste Verhältnis von Geschwindigkeit und Wiederholung.“

Aufstellung des Präsidenten

Bilsteins interne Industrie 4.0-Gruppe hat jetzt neun UR10-Cobots, das größte der UR-Modelle, mit einer Reichweite von 51 Zoll und 22 Pfund Nutzlast eingesetzt. Ein zehnter UR10 dient als Testmodell für zukünftige Anwendungen. „Wir planen, etwa 40 weitere Cobot-Anwendungen in unserer Organisation zu implementieren“, erklärt Herr Albieri, wie das Unternehmen auf das Namenskonzept für die neuen Cobot-Kollegen kam. „Wir brauchten ein System, das nacheinander auf 45 bis 50 Cobots angewendet werden konnte, und beschlossen, etwas Spaß damit zu haben, indem wir sie nach US-Präsidenten benannten.“ Die Cobot-Flotte reicht jetzt von George Washington bis John Tyler.

Beseitigung ergonomischer Risiken

Eine der auffälligsten Anwendungen im Werk Hamilton sind die Cobots von James Monroe und John Quincy Adams, die gemeinsam die Dämpfer des Active Damping System (ADS) von Thyssenkrupp montieren. Der mehrstufige Zyklus beginnt damit, dass Monroe ein Innenrohr aufnimmt, das es einer Stanzmaschine zuführt und dann auf eine Transfervorrichtung legt, wo Adams es aufnimmt und in eine „Hochzeitsstation“ lädt, wo es ein Außenrohr greift. heiratet sie zusammen und bringt sie auf die Ausgangsrutsche. Während sie versuchten, die Cobots so zu programmieren, dass sie nacheinander mit den bedienten Maschinen laufen, machten die Ingenieure eine neuartige Entdeckung, um den Einsatz zu vereinfachen:Sie erkannten, dass sie den Cobots einfach beibringen konnten, die Startknöpfe an den Maschinen zu drücken, anstatt die Cobots fest mit der Steuerung zu verdrahten System.

Der Cobot von John Adams nimmt ein Teil auf und platziert es, gefolgt von einer Messgeräteprüfung. „Früher überprüften wir alle ein bis zwei Stunden zwei Teile, um sicherzustellen, dass wir immer noch da waren, wo wir dachten; Aber jetzt haben wir eine 100-Prozent-Inspektion“, sagt Doug McIe, Fertigungsingenieur bei Thyssenkrupp Bilstein.

100 % Inspektion

Eine weitere Aufgabe, die jetzt automatisiert ist, ist die Qualitätsprüfung, bei der vier Cobots die Dickenprüfung durchführen und den Crimp nach dem Füllen und die Endmontage der Teile prüfen. „Als wir vorher die Lehrenprüfung durchgeführt haben, haben wir alle ein bis zwei Stunden zwei Teile überprüft, um sicherzustellen, dass wir noch dort sind, wo wir dachten, aber jetzt haben wir eine 100-prozentige Inspektion“, sagt Doug McIe, Fertigungsingenieur bei Thyssenkrupp Bilstein. Der in der Endmontage eingesetzte Cobot ist mit einer Cognex-Kamera ausgestattet und bewegt sich schnell zwischen den Inspektionspunkten, um sicherzustellen, dass alle Komponenten in der richtigen Position sind und das Etikett korrekt angebracht und lesbar ist. „Jedes einzelne Teil, das hereinkommt, wird geprüft, und wenn es fehlschlägt, lehnt der Roboter es tatsächlich während des Prozesses ab“, erklärt Herr McIe.

Neuer Wachstumspfad und ROI

Seit Bilstein damit begonnen hat, die Cobot-Automatisierung ins eigene Haus zu bringen, hat sich der Return on Investment (ROI) für die UR-Cobots verbessert. „Wir haben Projekte mit sowohl längeren als auch kürzeren ROIs“, sagt Herr Albieri. „Aber unsere Komfortzone ist ein

Amortisationszeit von etwa 10 bis 14 Monaten, um die Investition zu rechtfertigen. Cobots sind definitiv eine schnellere Amortisation als herkömmliche Roboter.“ Er testet jetzt auch zwei autonome mobile Roboter von Mobile Industrial Robots (MiR), um die Linien mit Material zu versorgen und die nicht wertschöpfenden Handhabungen zwischen verschiedenen Standorten durchzuführen.

Die Cobots von Thomas Jefferson (links) und Andrew Jackson arbeiten zusammen, um neu geformte Stahlrohre vom Schweißvorgang zum Stanzprozess zu überführen.

Die Freistellung von Arbeitskräften für andere Aufgaben spielt eine wichtige Rolle bei der Erzielung eines schnellen ROI. „Die UR-Cobots gaben uns die Möglichkeit, zu wachsen, zu expandieren, mehr Arbeitsplätze zu schaffen und unsere wertvollsten Ressourcen – unsere Humanressourcen – in neue Projekte zu verlagern, wo das Know-how am dringendsten benötigt wurde“, sagt Herr Albieri und betont, dass das Wachstum der Ohne Cobots wäre das Geschäft auf dem heutigen Arbeitsmarkt schwierig. „Wenn wir uns nur darauf verlassen würden, neue Leute einzustellen, könnten wir niemals unsere ursprüngliche Größe verdreifachen. Die Cobots haben uns einen neuen Wachstumspfad eröffnet, während wir die vorhandene Belegschaft halten konnten. Kein Arbeiter wird seinen Job an einen Roboter verlieren.“

Die Bediener einbeziehen

Während Bilstein immer noch traditionelle Automatisierung für schnelle Zyklen in geschlossenen Räumen einsetzt, konzentriert sich das Unternehmen darauf, dass die Cobots Aufgaben übernehmen, bei denen Arbeiter Möglichkeiten definieren. Jordan Osterholt, Verfahrenstechniker in der Industry 4.0-Gruppe des Unternehmens, erklärt, dass es entscheidend ist, die Bediener in die Bestimmung von automatisierungsreifen Jobs einzubeziehen. „Die Bediener stehen bei allen Gebäudearbeiten in diesem Unternehmen an vorderster Front“, sagt er. „Die Frage ‚Wo können wir Ihnen helfen, den Prozess zu verbessern?‘ war für uns bei der Entwicklung neuer Anwendungen sehr hilfreich.“

Der achte UR 10, Martin Van Buren, befindet sich im Aftermarket-Bereich des Bilstein-Werks in Hamilton und führt das Post-Fill-Crimpen durch, nimmt es von einem Wagen auf, lädt es in die Maschine und beendet den Zyklus, indem es das gecrimpte Teil für eine Kamerainspektion hochhält um ein ordnungsgemäßes Crimpen zu gewährleisten

Laut Herrn Albieri ist die Implementierung von Cobots nicht nur ein technologisches Abenteuer. „Es geht wirklich darum, eine neue Organisation mit Transparenz und offener Kommunikation zu implementieren“, sagt er. „Sie wollen nicht, dass Mitarbeiter eines Tages zur Arbeit kommen und feststellen, dass neben ihnen ein Roboter arbeitet.“ Er sorgte dafür, dass die ersten UR-Cobots vor dem Einsatz vor das Werkstattteam gebracht wurden. „Wir haben erklärt, dass diese Cobots hier sind, um unser Geschäft zu erweitern und dabei zu helfen, sich wiederholende ergonomische Probleme und Arbeitsbedingungen zu beseitigen, die für Menschen nicht optimal sind. Und das war die absolute Realität“, erklärt er und beschreibt die Auswirkungen der kollaborativen Natur der Cobots. „Es gibt jetzt keine so große Barriere zwischen den Menschen und der Technologie. Die Cobots teilen sich den Arbeitsplatz mit unseren Mitarbeitern, die sich einfach das intuitive Programmierhandgerät schnappen und die Cobots bedienen können, da die Benutzeroberfläche eher einem iPad als einer Robotersteuerung ähnelt.“

Die Cobots wurden von Bedienerin Quenna Quarles begrüßt, die früher die jetzt automatisierten Aufgaben erledigte. „Ich hatte in der Vergangenheit viele Schmerzen und Schmerzen, musste das ständig körperlich schlagen, das bewegen“, sagt sie. „Jetzt können wir produktionstechnisch viel besser fließen, und meine Arbeit ist einfacher, da ich nur noch die Rohre lade und die Cobots den Rest erledigen lassen.“

Anwendungen kopieren/einfügen

Das Ingenieurteam, das die Cobot-Anwendungen entwickelte, hatte keinerlei vorherige Erfahrung in der Robotik. „Wir begannen mit einfachen Pick-and-Place-Aufgaben, um den Stein ins Rollen zu bringen“, sagt Mr. McIe. „Als Nächstes ging es darum, die Schnittstelle zu den Maschinen herauszufinden. Es war ein bisschen schwieriger, aber als wir es geschafft hatten, verbreitete es sich sehr schnell und wir sahen überall im Werk Anwendungen, die wir fast kopieren und einfügen konnten.“

Herr Osterholt erklärt, wie wichtig es in der Entwicklungsphase war, die kostenlosen Schulungsmodule der UR Academy auf der UR-Website zu durchlaufen. „Ich würde die Tour durch die Programmierung des Roboters machen und direkt zu unserem Testroboter gehen und das Gelernte anwenden“, sagt er.

Testen neuer Anwendungen

Der Demo-Roboter ist auf Rädern, sodass er zum Testen einer Aufgabe einfach auf die Maschinenseite gerollt werden kann. „Wir können den Cobot an eine normale 110-V-Steckdose anschließen und sofort mit dem Testen beginnen“, erklärt Mr. McIe. „Bei einem herkömmlichen Industrieroboter müssten wir zuerst Löcher bohren und ihn mit dem Boden verschrauben. Das spart uns viel Zeit.“ Neben dem Einsatz eines Testroboters zur Entwicklung neuer Anwendungen verwendet Bilstein auch die RoboDK-Software, die über die UR+-Plattform für Plug-and-Play mit UR-Cobots zertifiziert ist. „Die Softwaresimulationen helfen uns wirklich herauszufinden, ob unsere Zykluszeit genau genug ist, dass es sich lohnt, Prototypen der Werkzeuge zu erstellen und sie auf den Markt zu bringen. Wir können die Mühe auf dem Computerbildschirm investieren, und wenn wir es liefern, ist es fast einsatzbereit.“

Das Industry 4.0-Team arbeitet nun daran, zwei UR10-Cobots auf einem UR+-zertifizierten Range Extender mit 7. Achse von Vention umzukehren, und plant, die rasante Einführung fortzusetzen und alle zwei Monate einen neuen Cobot in der Fertigung einzuführen. „Es gibt so viele Möglichkeiten da draußen“, sagt Herr Albieri. „Der Himmel ist die Grenze.“

Universal Robots USA Inc. | 631-610-9664 | universal-robots.com

Thyssenkrupp Bilstein of America Inc. | 513-881-7600 | bilstein.com

Weitere Informationen

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LINK ::short.gardnerweb.com/urcobot

Über den Autor

Joe Campbell

Joe Campbell ist Senior Manager für Anwendungsentwicklung bei Universal Robots. Das Unternehmen bietet flexible Automatisierungslösungen, die weltweit von Herstellern aller Größen eingesetzt werden, um den Arbeitskräftebedarf zu decken, die Produktivität zu steigern und wettbewerbsfähiger zu werden.