Cobots ermöglichen Donnelly Custom Manufacturing, People-Automation-Balance zu optimieren

Donnelly Custom Manufacturing ist ein Kurzzeit-, High-Mix-Kundenspritzgießer, der mehr als 40 Werkzeugwechsel pro Tag an seinen 37 Spritzmaschinen durchführt, um Kundenbedürfnisse im niedrigen bis mittleren Volumen zu bedienen (siehe frühere Artikel März '15 und Sept. '12). Eine der Kernherausforderungen ist, zu lernen, wo und wie man Jobs automatisiert, die nur wenige Stunden laufen.

Wie Präsident Ron Kirscht erklärt, wird diese anhaltende Lernkurve durch eine Reihe von Rekordumsatzjahren angetrieben – 36,2 Mio. $ 2018 – was Donnellys Alexandria, Minn., Werk beschäftigt hält, selbst mit der Hinzufügung von zwei neuen Pressen letztes Jahr. „Wir müssen agil bleiben, während wir unsere Kurzzeit-Expertise nutzen, um effektiv zu managen und Zeit in kritischen Prozessen zu sparen, sowohl Setups als auch Produktionsläufe“, sagt er.

Seit über einem Jahrzehnt fügt Donnelly Robotik hinzu, installiert kartesische Teileentferner an allen Maschinen über 140 Tonnen. Diese Roboter befreien Mitarbeiter für höherwertige Aufgaben wie Schweißen, Dekorieren und Bearbeiten. In den letzten fünf Jahren hat das Unternehmen kollaborative Roboter, oder Cobots, erforscht. Es begann mit der Installation von zwei Baxter-Cobots vom ehemaligen Rethink Robotics (nun insolvent; Technologie von Hahn Group Deutschland übernommen). Donnelly nutzt sie für einfache Pick-and-Place-Aufgaben wie Verpacken oder Anguss-Clipping. „Kartons packen nimmt einem halben Bediener die Zeit“, merkt Kirscht an. „Der Baxter kann das und zählt mit, ohne die Kartons wiegen zu müssen.“

ZUM KOLLABORATIVEN ANSATZ

Letztes Jahr erkundete Donnelly, welches weitere Potenzial Cobots in anspruchsvolleren sequenziellen Operationen bieten könnten. Die Firma kaufte ihren ersten UR5-Cobot von Universal Robots. „Wir besuchten CNC-Bearbeitungswerkstätten in unserer Gegend, die mehrere UR-Cobots nutzen. Wir konnten sehen, dass sie fähiger sind als der Baxter in Geschwindigkeit, Präzision und Programmiereinfachheit“, sagt Jerry Bienias, Donnellys Vizepräsident Operations.

Donnelly setzte den UR5 ein, um zwei winzige Einlagen in ein Zweikavitäten-Werkzeug zu laden, dann die Teile zu entnehmen, Angüsse zu klippen und die Teile in Röhrchen in einer Box abzulegen – fünf Teile pro Röhrchen. Die gesamte Sequenz wird innerhalb eines 40-Sekunden-Zyklus abgeschlossen, dank End-of-Arm-Tooling (EOAT), das von Donnelly entwickelt wurde, um dem Cobot zu erlauben, alle Operationen mit einem einzigen EOAT durchzuführen. Ergebnis: Eine Zelle, die früher eineinhalb Bediener erforderte, benötigt nun nur noch einen halben Bediener. (In Aktion sehen hier.)

Bienias sagt, Donnelly werde wahrscheinlich weiterhin UR-Cobots für zukünftige Käufe nutzen. Der Baxter-Cobot, nicht mehr am Markt, war für Einlegebeladung aufgrund von Armzittern ungeeignet. „Wir lieben den Baxter immer noch. Er war unser Start in eine neue Welt kollaborativer Robotik“, sagt er.

Während Cobots für ihre Sicherheit um Menschen gelobt werden, hat Donnelly harte Absperrung um den EOAT-Bereich, da die geformten Teile scharfe Kanten haben, die durch zufälligen Kontakt Verletzungen verursachen könnten.

Cobots werden auch für ihre Programmiereinfachheit via „Lead-Through-Teach“-Methode gelobt. Genaues Setup des UR5 ist essenziell für Einlegebeladung. Ein Faktor ist das Werkzeug, auf 380 °F erhitzt, das sich beim Aufwärmen ausdehnt. Der UR5, auf Rädern montiert, ist an die Presse geschraubt, und ein spezielles Setup-EOAT, das der Produktionsversion nahekommt, wird genutzt, um den Roboter „beizubringen“, wo das Werkzeug im Raum ist, indem Stifte am Werkzeug lokalisiert werden. Innerhalb von fünf bis zehn Minuten ist der Cobot präzise genug orientiert, um Einlagen innerhalb weniger Tausendstel Zoll zu platzieren.

Obwohl Donnelly mit seiner sich entwickelnden Cobot-Nutzung zufrieden ist, weist Kirscht darauf hin, dass „Menschen weiterhin den Großteil kritischer Fertigungsaufgaben hier ausführen. Automatisierung hilft uns, die Natur der von Menschen ausgeführten Aufgaben besser zu verstehen, damit wir Gelegenheiten identifizieren können, die richtige Balance zwischen Menschen und Automatisierung zu finden.“