UR aide la jauge d'outil à doubler la production de composants

Choisir d'ajouter plus de technologies plutôt que plus de corps

Tool Gauge, basée à Tacoma, dans l'État de Washington, fabrique des composants et des assemblages de précision en métal et en plastique pour l'industrie aérospatiale. La production de ces produits à forte intensité de main-d'œuvre dans un marché de l'embauche restreint présente des défis importants. Avec des contrats clients à long terme qui ne peuvent pas être renégociés, Tool Gauge s'est tourné vers l'automatisation pour aider à atténuer et à contenir les coûts de main-d'œuvre. Deux robots collaboratifs d'Universal Robots ont atteint cet objectif, tout en réduisant les rebuts et en améliorant la qualité des produits.

Et tout en réduisant le besoin de travailleurs supplémentaires pour les tâches répétitives et indésirables, Tool Gauge a également trouvé de nouvelles opportunités pour les employés d'ajouter de la valeur, d'améliorer la sécurité et de gagner en satisfaction au travail.

Jim Lee, directeur général de Tool Gauge, est confronté à la dure réalité de faire des affaires sur un marché mondial.

Même si l'entreprise est proche de bon nombre de ses clients dans le nord-ouest du Pacifique, ces clients peuvent faire des affaires partout dans le monde, y compris sur des marchés du travail à moindre coût.

"Il est devenu clair pour nous que la façon dont nous pouvons rivaliser n'est pas en ajoutant plus de corps mais en ajoutant plus de technologie, puis en ajoutant plus de valeur en utilisant cette technologie", a-t-il déclaré.

Les contrats à prix fixe de l'entreprise peuvent s'étendre sur cinq à sept ans, sans possibilité de renégociation même si les coûts de main-d'œuvre augmentent. Tool Gauge avait besoin d'améliorer son efficacité et a découvert que les cobots d'Universal Robots (UR) constituaient la solution idéale.

Lee a décrit les trois principaux avantages des robots collaboratifs d'UR. "Nous avons choisi Universal Robots parce que premièrement, ce sont des cobots :nous avons toujours eu un peu peur d'utiliser l'automatisation car il y a un énorme investissement en capital, mais ce n'est pas le cas avec Universal Robots. Deuxièmement, nous craignions de cloisonner des parties de notre fabrication pour mettre en place des cellules d'automatisation, ce que nous n'avons pas à faire avec UR. Et troisièmement, nous pouvons configurer les cobots UR pour faire des centaines de choses différentes ; ils sont hautement configurables et faciles à déplacer. Donc pour nous, c'était vraiment la seule solution."

Le cobot mis en œuvre entraîne un retour immédiat

Tool Gauge a installé deux cobots UR pour traiter les applications répétitives et exigeantes en main-d'œuvre dans ses départements de pièces métalliques et plastiques.

Du côté du métal, une pièce usinée en cuivre facilement endommagée était produite par un compagnon machiniste CNC entièrement assisté simplement pour retirer les pièces de la goulotte CNC, les nettoyer, les rincer, les sécher et les emballer. Désormais, les pièces passent devant un capteur de proximité qui envoie un signal à un cobot UR3 pour les récupérer. Le cobot place les pièces dans un bain de rinçage, puis les place devant un séchoir où elles sont ensuite déposées dans des cellules individuelles en carton.

Tool Gauge a pu utiliser l'assistant de palettisation intégré au cobot UR pour programmer facilement le robot afin qu'il dépose chaque pièce dans une cellule ouverte de la boîte selon un motif de grille.

«Lorsque nous avons mis en place le robot universel, cela représentait une économie de 9 000 $ sur la réduction de la main-d'œuvre lors de la toute première commande, et nous prévoyons de l'exécuter plusieurs fois à l'avenir», a déclaré Lee, qui ne gaspille plus ses talents de machiniste. mais peut lui permettre de se concentrer sur des projets de plus grande valeur tels que la configuration et la programmation des machines CNC.

Cobot double sa production

Dans le département de moulage par injection, un robot UR5 est utilisé pour un assemblage d'extrusion de plastique complexe, ramassant les embouts d'un panneau en plastique, les déplaçant à travers un distributeur de colle.

Après une distribution correcte de la colle dans le capuchon d'extrémité, l'UR5 place la pièce dans un actionneur sur une table où la pièce est serrée. Un opérateur prend alors le relais, inspecte le collage et retire la pièce. Cette tâche nécessitait auparavant quatre opérateurs pour produire environ deux cents unités par jour. Désormais, l'application automatisée nécessite qu'un opérateur travaille avec le cobot UR5 pour produire quatre cents unités par jour.

L'opération de collage a également eu un taux de rejet assez élevé. L'ingénieur de fabrication de Tool Gauge, Steven Ouzts, a expliqué :« Chaque fois que vous travaillez avec de la colle, il y a tellement de variables qui peuvent avoir un impact négatif sur les résultats de votre produit, nous voulions donc passer du collage appliqué par l'homme au collage appliqué par robot pour en profiter. de la répétabilité que donne un robot. Nos taux de rebut sont réduits de 15 % à seulement 3 %."

Lee a ajouté :"Ce que je pensais être l'une des opérations d'assemblage les plus difficiles (utiliser un robot pour appliquer de la colle sur une surface très complexe) fonctionne très, très bien."

Au-delà des économies de main-d'œuvre, Lee met également l'accent sur la qualité et la cohérence de la liaison robotique, et sur le fait que cela donne aux opérateurs le temps d'inspecter la liaison plutôt que de simplement produire la pièce le plus rapidement possible.

Non seulement il était difficile pour un opérateur humain de distribuer de la colle exactement de la même manière à chaque fois, mais les blessures potentielles étaient également une préoccupation.

Dit Ouzts :"La zone sur laquelle la colle doit être appliquée est incroyablement étroite, donc au fil du temps, les opérateurs ont commencé à ressentir de la fatigue dans leurs mains."

Cette fatigue appartient désormais au passé.

"C'est très agréable d'avoir le robot universel dans cette cellule en raison de sa sécurité. Vous n'avez pas à vous soucier des blessures résultant de ce cobot », a-t-il déclaré.

Blessures liées aux mouvements répétitifs en baisse

Debbie Lee, PDG de Tool Gauge, a déclaré que l'entreprise avait réalisé des économies supplémentaires grâce à une diminution des blessures liées aux mouvements répétitifs.

"Nous avons constaté une réduction des revendications de la main-d'œuvre et de l'industrie sur notre plancher de production, car la robotique prend en charge ces tâches monotones", a-t-elle déclaré, ajoutant que les robots ont permis à Tool Gauge d'attirer les jeunes travailleurs, offrant un avantage d'embauche pour les diplômés récents. qui veulent travailler avec des technologies passionnantes et intéressantes. "Travailler avec les cobots est quelque chose qu'ils apprécient, c'est plus un passe-temps qualifié, plutôt que de simplement entrer et faire fonctionner une machine."

Clé de programmation facile pour certains travailleurs

Avant les robots universels, l'ingénieur de fabrication Ouzts n'avait qu'une expérience minimale en robotique :il n'avait que quelques années à l'université en utilisant un robot SCARA traditionnel et non intuitif.

Ainsi, l'expérience de programmation UR facile a été un énorme avantage, a-t-il déclaré. "Lors du passage à Universal Robots, la nature intuitive de l'interface utilisateur graphique est ce qui m'a vraiment attiré. J'apprécie vraiment la façon dont tous les termes du logiciel sont en termes simples. Je peux les comprendre beaucoup plus facilement et savoir exactement comment le code s'exécute du début à la fin, et j'obtiens graphiquement de très bons retours positifs sur ce que mes actions feront faire au robot."

Un autre avantage des robots universels est la facilité avec laquelle il est possible de connecter des signaux d'entrée numériques et analogiques à un boîtier de commande.

Ouzts a constaté que l'utilisation du capteur de proximité était aussi simple que de brancher les fils dans l'une des entrées numériques de 12 volts, de le sélectionner à partir de l'écran d'E/S sur le pendentif d'apprentissage de l'UR3 et d'attendre un signal du capteur pour dire au cobot quand il est temps de récupérer une pièce.

Les employés accueillent leurs collègues Cobot

L'une des premières raisons pour lesquelles Tool Gauge s'est tourné vers l'automatisation était de remédier à de graves pénuries de main-d'œuvre. L'entreprise examinait la nécessité d'embaucher jusqu'à une centaine de nouveaux employés qui n'étaient tout simplement pas disponibles sur le marché du travail restreint du nord-ouest du Pacifique.

Avec les cobots UR, l'entreprise est en mesure de réduire ce nombre de moitié, tout en étant en mesure d'embaucher des travailleurs pour les emplois qu'ils souhaitent.

"Nous avons découvert que les personnes qui faisaient les travaux que le robot ferait étaient vraiment heureuses de ne plus avoir à faire ces travaux", a déclaré Lee. « Je pense que nous allons en commander beaucoup plus car les gens aiment travailler à côté des robots. Ils sont silencieux et très prévisibles en termes de ce qu'ils produisent et du nombre de choses qu'ils peuvent faire. Si vous demandez à tous nos employés s'ils auraient des inquiétudes à travailler à côté d'un robot universel, ce serait catégoriquement "absolument aucun".

ROI plus rapide que prévu

Dans l'industrie aérospatiale, où la conception des produits peut rester inchangée pendant 20 ou 30 ans, les attentes de retour sur investissement sont plus longues que dans de nombreuses autres industries. Lee a d'abord pensé qu'un retour sur investissement de trois ou quatre ans sur le robot serait bon. Il a été agréablement surpris par les robots universels, voyant un retour sur investissement de 50% sur l'UR5 au cours du premier trimestre de production, et similaire pour l'UR3, et avec un retour sur investissement attendu pour les deux robots en moins d'un an. "Nous sommes ravis de cela", a-t-il déclaré.

La capacité des cobots à être facilement déplacés et reprogrammés pour des processus supplémentaires, avec des changements faciles d'outillage en bout de bras, permet à Tool Gauge d'examiner un large éventail de tâches où les avantages des cobots peuvent améliorer les processus et la sortie.

Par exemple, les robots traditionnels sur les machines de moulage par injection pourraient être remplacés par des robots collaboratifs, et les cobots pourraient s'occuper des presses et d'autres tâches d'usinage, ainsi que de l'assemblage final.

Aussi simple qu'il soit de déplacer les cobots vers de nouvelles applications, l'ingénieur Ouzts se réjouit de faire appel à d'autres robots universels pour effectuer d'autres travaux à volume élevé, dont un pour le rivetage et l'assemblage.

"Une pièce en particulier nécessite l'installation de 20 rivets, et comme il s'agit d'un volume si élevé, nous avons immédiatement vu une application pour un robot juste là", a-t-il déclaré. « Nous pouvons avoir un pistolet à riveter semi-automatique fixé à l'extrémité du bras qui peut faire tout le rivetage pour nous. Nous prévoyons de le faire à la presse à mouler par injection, afin que cette pièce n'ait jamais à quitter cette zone pour les opérations secondaires. »