Cobot guidé par vision réduit le temps de production de 50 % pour Walt Machine

Avec la promesse de « pièces de qualité, conformes au plan, livrées à temps », Walt Machine de Lumberton, Mississippi, se targue de sa fiabilité, mais elle a lutté face à un goulot d'étranglement potentiel. Chaque année, l'entreprise utilise une seule machine CNC pour produire des milliers de boîtiers de caméra en seulement deux mois. Cette hausse à court terme du volume de production met régulièrement à rude épreuve sa capacité à tenir la promesse de sa devise. Pour faire face à ce défi, l'entreprise a investi dans un système de vision simple de Robotiq de Lévis, Québec, Canada, et l'a installé sur un robot collaboratif (cobot) avec un système de préhenseur d'Universal Robots (East Setauket, New York).

Spécialisé dans le travail optique de haute précision pour les assemblages de caméras scientifiques, Walt Machine reçoit une commande chaque printemps pour environ 6 000 boîtiers de caméra qu'il produit sur son Haas VM-3. La taille de cette commande pourrait suggérer que le président de l'entreprise, Tommy Caughey, devrait embaucher un opérateur CNC à temps plein en plus de son personnel régulier, mais cette solution a ses défauts. Pour commencer, il faut 30 à 45 minutes pour usiner un côté de chaque boîtier de caméra. Cela signifie qu'en travaillant huit heures par jour, il faut plusieurs semaines pour produire la commande complète avec une seule machine. Dans ce délai, les pièces seraient presque prêtes pour la livraison au moment où un nouvel employé pourrait être pleinement formé.

Plutôt que d'investir dans la formation d'un employé et de s'inquiéter de la rétention de cette personne entre les pics de production, M. Caughey a envisagé une solution robotique. « J'ai vu Universal Robots au Salon International de la Technologie de Fabrication (IMTS) peut-être il y a quatre ou six ans, et je l'ai trouvé intéressant : un robot qui ne nécessite aucun truc en plus. J'ai suivi tout au long des années et j'ai pensé que c'est là que nous devions aller un jour », dit-il. Un obstacle à cette solution était que le cobot aurait besoin soit d'un système de vision, soit d'un système de convoyeur pour récupérer les pièces brutes de la table du VMC. M. Caughey a été conseillé que c'était un processus très difficile, qu'un « expert en vision » dédié devrait gérer.

Cependant, en juin 2016, Robotiq a lancé la caméra poignet Plug + Play exclusivement pour Universal Robots. Ce système a permis à M. Caughey de cocher toutes les cases sur sa liste de souhaits. Il a acheté un cobot UR10 et a monté la caméra poignet directement au-dessus de son préhenseur à deux doigts 140, permettant une numérisation visuelle avec une programmation robotique simplifiée.

Pour enseigner au cobot, M. Caughey dit : « soit vous prenez votre pièce et la posez sur la surface où vous voulez la prendre, et vous prenez quatre instantanés dans quatre orientations différentes, soit, si c'est quelque chose de simple comme une ébauche rectangulaire ou circulaire, vous définissez simplement les dimensions de ce que vous prenez, et (le cobot) sait. » Ces techniques simples permettent au cobot d'être enseigné en environ 10 minutes, dit-il, rendant un expert en vision inutile.

L'étape suivante consiste à placer 15 à 20 des mêmes pièces non usinées sur une table dans le champ de vision du cobot. Le robot tourne au-dessus de la table et prend un instantané des pièces avec la caméra, puis se rapproche et prend une image plus détaillée d'une seule pièce. Après avoir identifié la pièce, le robot la déplace dans l'étau de la machine CNC et envoie un signal à la machine-outil pour démarrer.

Depuis que Walt Machine a acheté son cobot (que les employés ont nommé « Arthur »), la productivité dans l'atelier s'est grandement améliorée. Bien que le cobot n'améliore pas directement le temps de cycle, il réduit le temps nécessaire pour terminer un travail. Arthur travaille la nuit, permettant à l'atelier d'usiner deux fois plus de pièces chaque jour. L'entreprise a réduit le temps d'inactivité de la machine, et Arthur a libéré le temps du personnel consacré au placement des pièces. Cela ravit M. Caughey, qui dit qu'il avait été nerveux à l'idée de laisser un robot à ses propres dispositifs toute la nuit. « C'est juste une question de le laisser aller et d'accepter le fait qu'il va tourner pendant quatre à six heures de plus », dit-il. « Tu vas rentrer chez toi et rien ne va casser. »

Le temps des employés peut maintenant être mis à meilleure utilisation. L'usinier Matthew Niemeyer a appris à programmer le cobot, lui permettant d'améliorer ses compétences professionnelles sur le sol de production. « Tu fais toujours tout le réglage fin, comme la programmation », explique-t-il, « mais les tâches correctives de chargement et déchargement de la machine sont gérées pour toi, donc tu ne t'épuises pas. » Alors que le cobot prenait en charge ces tâches correctives, M. Niemeyer a assumé un nouveau rôle de représentant commercial, lui permettant de mettre ses talents au service de l'apport de nouveaux clients à Walt Machine. « Nous pouvons faire entrer plus d'affaires dans l'atelier, ce qui mènera à plus de machines, plus de robots et une croissance globale. »

Tout cela ne serait pas possible sans ce premier robot, dit M. Caughey, et il croit que, dans 10 ans, chaque petit atelier comme le sien aura au moins un. Arthur peut aider Walt Machine à compléter avec succès sa commande annuelle de 6 000 pièces, et il peut le faire sans que M. Caughey ait à s'inquiéter de comment il pourrait se permettre les coûts de salaire ou de formation supplémentaires. Le cobot a permis au personnel de Walt Machine d'améliorer leurs compétences tout en faisant croître l'entreprise.