Shop verdoppelt Produktionskapazität mit robotergesteuerter Maschinenbeschickung

In einer Zeit, in der Bedenken über den Ersatz menschlicher Arbeitskräfte durch Roboter weit verbreitet sind, hört man seltener Geschichten über Ladenmitarbeiter, die sich bei ihren Managern für Roboter einsetzen. Das ist die Geschichte von Fusion OEM. Eine von Mitarbeitern angeführte Anstrengung führte zur Einführung mehrerer Universal Robots mit Endeffektoren von Robotiq, wodurch die Arbeitskosten gesenkt wurden.

Der leitende Maschinist von Fusion, Davin Erickson, war immer auf der Suche nach Inspiration von seinen Kollegen in der Branche und verfolgte seit Jahren die CNC-Bearbeitungskanäle auf Instagram und YouTube. Er war beeindruckt, als er zum ersten Mal einen Roboter sah, der eine Maschine ohne Käfig bediente. Angesichts der Schwierigkeiten des Unternehmens, neue Mitarbeiter zu finden und einzustellen, sowie seiner früheren Erfahrungen mit sperrigen Industrierobotern blieb das Interesse von Herrn Erickson geweckt.

Die adaptiven Dual-Hand-E-Greifer von Robotiq bewegen bearbeitete Teile in einer der 14 CNC-Maschinen von Fusion OEM von einem Schraubstock zum anderen.

„Dann begannen wir, diese kollaborativen Roboter überall in den sozialen Medien und auf Messen zu sehen“, erinnert er sich. „Wir haben versucht, unseren CEO davon zu überzeugen, dass dies großartig für unsere Fabrik wäre. Es hat ein paar Versuche gedauert, aber da es sehr schwierig war, hier gute menschliche Hilfe zu finden, haben wir im Sommer 2018 endlich unseren ersten Roboter willkommen geheißen.“

Automatisierung der Maschinenbeschickung

Die Befähigung seiner Mitarbeiter hat CEO Craig Zoberis dazu bewogen, Universal Robots und Robotiq als Partner für das kollaborative Robotikprojekt des Shops einzusetzen. Herr Zoberis erinnert sich, „Lean Robotics“ gelesen zu haben, ein Buch von Robotiq CEO und Mitbegründer Samuel Bouchard. Er beschreibt eines der Argumente des Buches:dass Roboter dabei helfen, das menschliche Arbeitspotenzial auszuschöpfen. „Anstatt unsere Mitarbeiter alle 10 Minuten Maschinen be- und entladen zu lassen, können sie sich auf die Maschinenprogrammierung und andere wertschöpfende Aufgaben konzentrieren“, sagt er.

Innerhalb von weniger als einem Jahr wurden vier Roboter bei Fusion OEM eingesetzt. Die automatisierte Anwendung läuft wie folgt ab:

1. Ein UR5e- oder UR10e-Roboterarm verwendet den adaptiven Hand-E-Greifer von Robotiq (Einzel- oder Doppelkonfiguration), um ein Teil aufzunehmen, das auf einem benutzerdefinierten Verschachtelungssystem präsentiert wird.
2. Der Greifer öffnet die Tür und legt das Teil mithilfe der Force Copilot-Software von Robotiq in das Spannsystem ein.
3. Der Roboter schließt dann die Tür und sendet ein Signal an die Maschine, um den Zyklus zu starten.

Ein Universal Robots UR10e schließt die Tür eines Bearbeitungszentrums.

Der adaptive Greifer Hand-E wurde für das präzise Einsetzen von Teilen mit anpassbaren Fingerspitzen entwickelt. „Wir sind in der Lage, die Greifer direkt mit dem Handgelenk des Roboters zu verbinden, Feedback zu Position und Kraft zu erhalten und zu wissen, ob es ein Teil gibt, wo es sein sollte, und ob es das richtige Teil ist“, sagt R&D-Manager Stephen Milchuck, der nur benötigte ein paar Minuten, um das Hand-E mit seiner Softwareschnittstelle zu bedienen, als er es zum ersten Mal ausprobierte.

Fusion OEM hat eine der beiden Fingerspitzen seiner beiden Greifer angepasst und sie in nur wenigen Minuten an den benutzerdefinierten Fingerspitzenschiebern des Hand-E montiert.

Das Einsetzen eines Teils in ein Maschinenfutter erfordert viele Programmierschritte, insbesondere wenn die Kraftsteuerung des Roboters für eine bessere Genauigkeit und Wiederholbarkeit verwendet wird. „Das Programm wurde ziemlich umfangreich, weil wir versuchten, den Roboter alle Bewegungen über verschiedene Achsen ausführen zu lassen, um das Teil zu platzieren“, erinnert sich Jacob Miller, Engineering Manager bei Fusion OEM. „Durch das Hinzufügen von ein oder zwei Codezeilen durch Force Copilot lassen wir die Software die gesamte Teilepositionierung viel schneller und einfacher generieren.“

Die Zahlen lügen nicht

Diese neue Anwendung hat sich schnell bewährt. Chief Operating Officer Ken Chess begann, Daten über die am häufigsten wiederkehrenden Bestellungen des Unternehmens zu sammeln. „Für diesen Kunden fertigen wir oft Lose von rund 500 Teilen. Bis die Roboter ankamen, würde die Lieferung fast sechs Tage dauern. Aber jetzt, wo die Cobots über Nacht laufen, dauert es drei Tage, und unsere Fehlerrate ist gesunken, da Roboter weniger Fehler machen als selbst die besten Maschinisten da draußen“, sagt er.

Fusion OEM verlässt sich auf die Überwachungssoftware Insights von Robotiq, um Benachrichtigungen an die Telefone und E-Mails der Mitarbeiter zu senden, wenn die Produktion aus irgendeinem Grund stoppt. Wenn ein Mitarbeiter nicht vor Ort ist, kann er sich aus der Ferne anmelden, um das Problem zu lösen. „Wir erhalten auch prädiktive Signale, die uns sagen, wenn ein Rohteilvorrat fast leer ist“, sagt Mr. Chess. „Mit all diesen Tools, die uns helfen, die Laufzeit zu maximieren, erzielen wir eine viel bessere Marge bei der Arbeit.“ Anhand der Daten von Insights kommt er zu dem Schluss, dass die Ausführung eines Jobs auf einer bestimmten Maschine mit einem Universal Robot viermal billiger ist als eine manuelle Bedienung.

Das kundenspezifische Nesting-System von Fusion OEM steht neben einem Universal Robots UR10e mit einem einzigen Robotiq Hand-E-Greifer.

In der Zwischenzeit sagt Maschinist Brian Wroblesky, dass er mehr Zeit für die Maschinenprogrammierung aufwenden kann, ohne sie laden zu müssen. „Das Be- und Entladen der Teile ist gleichmäßiger. Es hat einen Teil der menschlichen Fehler beseitigt“, sagt er.

Wie menschliche Arbeiter auf Roboterarbeiter reagiert haben

Die Benutzerfreundlichkeit ist ein weiteres großes Plus für die Mitarbeiter von Fusion OEM. Produktionsleiter Chris Wenzel hatte schon viele Industrieroboter gesehen und war vom Angebot von Robotiq/Universal Robots beeindruckt:„Die Programmierung, die Schnittstelle – alles ist einfacher. Jetzt sprechen wir über jedes Programm in Minuten statt in Stunden.“

Was die Moral angeht, verstehen sich Mensch und Roboter bei Fusion ziemlich gut. Für die Maschinistin Jenny Kim sind diese Roboter so normal geworden wie jedes andere Gerät:„Ich nenne sie ‚Brobots‘, weil sie wie deine Brüder sind. Sie müssen die Maschinen freundlich behandeln. Respektiere sie und sie respektieren dich zurück.“

Die Arbeit für das Fusion-OEM-Team ist noch lange nicht vorbei. Das Ziel der Werkstatt ist es, bis Anfang 2020 einen Roboter zu haben, der alle 14 CNC-Maschinen von Haas bedient. Herr Zoberis verlässt sich auf die Lean-Robotik-Methodik, um sein Robotik-Projekt zu standardisieren und schneller zu skalieren. „Ich wünschte, ich hätte ‚Lean Robotics‘ gelesen vorhin. Es hätte mir so viel Zeit und Geld für das Design erspart. Seitdem haben wir gelernt, einfach anzufangen, kleine Erfolge zu erzielen und die Dinge nicht mehr zu verkomplizieren.“

Innerhalb des nächsten Jahres hofft das Unternehmen, die Produktionskapazität zu verdoppeln, die Maschinenverfügbarkeit zu erhöhen und – vor allem – das menschliche Potenzial weiter zu maximieren.