Un fabricant utilise des cobots pour renforcer les opérations de soudage

Processed Metal Innovators LLC (PMI), Bloomer, Wisconsin, est un fabricant de métaux qui produit des centaines de pièces métalliques embouties et soudées différentes pour les équipements lourds, les automobiles, les appareils électroménagers, etc. La taille des pièces varie de quelques pouces à 10' (3,048 m) et des matériaux de faible épaisseur à 3/4" (19,05 mm) et plus.

PMI a commencé avec six employés au début des années 1990. Il a déménagé à son emplacement actuel en 1998 et a grandi pour employer plus de 100 employés. L'installation a commencé avec environ 60 000 pi2 (5 574 m2) et s'est depuis étendue à plus de 130 000 pi2 (12 077 m2).

Avec peu de soudeurs certifiés disponibles et des soudeurs robotiques traditionnels incapables de gérer de petites séries, PMI s'est tourné vers le nouveau soudeur BotX alimenté par un cobot Universal Robots pour augmenter la productivité et la rentabilité.

Erik Larson, vice-président des opérations chez PMI, en avait assez de refuser des affaires en raison de pénuries de main-d'œuvre. «Il y a eu beaucoup d'affaires qui sont venues frapper à notre porte», a-t-il dit, «et beaucoup d'entre elles dans le passé, nous avons dû ne pas soumissionner parce que cela nécessitait des soudures. Nous n'avons qu'environ sept soudeurs et pour certains de ces travaux, nous avions besoin de neuf ou dix soudeurs. À l'heure actuelle, nous avons suffisamment de devis pour qu'il nous faille embaucher 30 soudeurs supplémentaires. Avec la pénurie de main-d'œuvre dans le Wisconsin avant le nouveau coronavirus (COVID-19) rendant difficile l'embauche de soudeurs certifiés et avec des soudeurs robotisés traditionnels impossibles pour une production à haut volume/faible volume, Larson avait besoin d'une autre option.

L'entreprise s'était déjà tournée vers des robots collaboratifs d'Universal Robots (UR), d'Odense, au Danemark et de Boston, pour s'occuper de deux presses mécaniques dans le passé.

Les cobots prélèvent des pièces sur un convoyeur, les placent dans des presses pour l'emboutissage et retirent les pièces vers un autre convoyeur. Les robots collaboratifs installés sur les presses s'arrêtent automatiquement lorsqu'une personne entre dans la cellule de travail, ce qui s'avère sûr et rentable et permet aux travailleurs d'accéder à des rôles de plus grande valeur.

Les cobots ont été mis en œuvre par Hirebotics, un intégrateur de systèmes certifié UR qui fournit des robots connectés au cloud qui sont facturés à l'heure pour le temps qu'ils travaillent, éliminant les dépenses en capital et simplifiant les applications. Ce succès a conduit PMI à trouver des applications à automatiser afin de poursuivre sa croissance. Lorsque PMI a entendu parler du nouveau soudeur BotX de Hirebotics, les pièces se sont mises en place.

"Nous avons sélectionné les robots BotX car ce sont des robots collaboratifs et vous n'avez pas besoin d'un grand système de protection autour d'eux. Ils sont très petits, faciles à utiliser et très faciles à programmer. C'est un package gagnant-gagnant :c'est l'avenir des petites soudures", a déclaré Larson.

Le soudeur BotX est conçu pour une mise en œuvre et une programmation faciles, et combine une vaste expertise en soudage et deux ans de collaboration de développement avec Red-D-Arc, Airgas et Air Liquide. Rob Goldiez, co-fondateur et PDG de Hirebotics, a déclaré :« Universal Robots est un excellent choix pour construire cette plate-forme pour plusieurs raisons :la première est qu'il s'agit d'une plate-forme extrêmement ouverte. Cela nous permet de contrôler les performances de ce robot à partir du cloud, et la nouvelle série e possède des capacités uniques dans son capteur de couple de force intégré, dont nous profitons pour offrir une meilleure expérience utilisateur au client final. »

Les clients peuvent enseigner à BotX les soudures requises via l'application Hirebotics sur un smartphone ou une tablette à l'aide de bibliothèques de soudage développées pour BotX.

"L'équipe de Hirebotics est arrivée, ils ont déchargé le BotX de leur camion de location et en deux heures, ils l'ont installé. En une demi-heure, je l'exécutais, je le programmais et je le faisais tout seul », a déclaré Shaun Bruce, responsable du domaine de la robotique et de l'automatisation chez PMI, en mettant l'accent sur l'application Hirebotics. "Je ne suis pas un soudeur certifié, mais je peux facilement charger un programme, et j'ai mes tables cartographiées en images, donc je sais où mettre mon outillage et mon système de gabarit, et je suis capable de passer d'une pièce à l'autre en moins de 15 minutes », a-t-il déclaré.

Un concept clé du système de robot HireBotics BotX est qu'il n'y a pas d'investissement en capital à l'avance. Hirebotics livre et installe le système et tout ce que le client doit fournir est le gaz et l'électricité standard. Après une évaluation des risques, aucune surveillance spéciale n'est requise et l'entreprise paie un taux horaire uniquement pour le temps pendant lequel le robot soude réellement. "Par rapport à ce qu'un employé obtiendrait pour son salaire horaire, plus tous ses frais généraux, vous économisez probablement la moitié de ce que vous paieriez un soudeur normal", a déclaré Larson.

Le nouveau système de robot de soudage a déjà eu un impact sur la capacité de l'entreprise à accepter de nouveaux emplois, malgré la pénurie aiguë de soudeurs, a expliqué Larson. "Avec le nouveau système BotX, nous pouvons aller là-bas et citer des travaux que nous n'avons pas pu citer auparavant, car nous savons qu'au moment où nous acceptons le bon de commande, nous pouvons faire venir un robot ici et être prêts à souder les pièces. avant même de recevoir la première commande à la porte. »

Un autre avantage important est la capacité de PMI à faire certifier les soudures BotX pour les clients qui en ont besoin. « Cela signifie désormais que nous n'avons plus besoin d'utiliser des soudeurs certifiés pour superviser l'opération. Tant que le programme du soudeur cobot est certifié, tout opérateur peut s'occuper du soudeur cobot. Cela débloque vraiment beaucoup de nouvelles ressources pour nous », a déclaré Larson.

Cela est possible car le robot et le programmeur sont certifiés par des inspecteurs en soudage, appliquant les mêmes tests qu'un soudeur humain subit pour la certification, en utilisant des échantillons de soudure et des tests destructifs pour certifier la soudure.

Larson a déclaré :« Avec le nouveau système BotX, nous pouvons faire venir un robot et le faire fonctionner pendant trois équipes sans avoir à embaucher trois soudeurs, donc si nous avions besoin de 30 soudeurs, nous pourrions avoir 10 robots en marche. Nous devons embaucher des employés pour faire fonctionner les robots, mais maintenant ils n'ont plus besoin d'être des soudeurs qualifiés. Cela nous libère vraiment beaucoup de ressources. »

PMI possède également des robots de soudage traditionnels en interne, mais ils nécessitent des outillages dont la construction peut prendre jusqu'à 16 semaines. Surtout pour les petites séries, PMI a constaté que les montages n'étaient pas rentables. Larson de PMI a expliqué la différence avec le système collaboratif BotX.

« Les tables fournies avec le robot BotX comprennent des systèmes de serrage et tout ce dont vous avez besoin pour pouvoir simplement serrer votre pièce sur la table et en prendre quelques photos. Vous en avez un petit diagramme et chaque fois que vous remettez ce programme en place, vous pouvez configurer votre partie comme vous l'avez fait auparavant, de sorte qu'il ne faut pas un gros appareil ou un appareil coûteux pour le faire. Il n'y a pas d'investissement en capital, et c'est juste plug-and-play."

De plus, les temps d'arrêt des robots traditionnels peuvent prendre jusqu'à deux semaines pour qu'un technicien de service résolve le problème. En comparaison, le système HireBotics BotX comprend une option de service 24 heures sur 24 qui répond en appuyant simplement sur un bouton dans l'application Hirebotics. Dit Larson, "Vous allez sur votre téléphone, vous cliquez sur l'application, et ils vous répondront." Son collègue, Shaun Bruce, a ajouté :« Si j'ai des problèmes, je peux envoyer un message à Hirebotics sur cette application et obtenir instantanément une réponse. Ce ne sont pas des heures d'attente, des jours d'attente; c'est parfois quelques secondes et pour le dépannage en temps réel, le problème est résolu en quelques minutes."

Comme dans tout atelier de soudure, la marge bénéficiaire sur les gros assemblages soudés est nettement plus importante que sur les petites soudures. "Nous pouvons désormais réaffecter nos soudeuses manuelles existantes pour gérer les plus grandes pièces, tout en étant toujours en mesure de faire les petites pièces", a déclaré Larson. « Nous ne remplaçons donc personne dans notre entreprise par des robots; nous déplaçons simplement les gens là où ils ajoutent le plus de valeur."

Larson a également constaté que les robots attirent les jeunes travailleurs, qui sont souvent difficiles à embaucher et à conserver dans les emplois manufacturiers. Il a déclaré:«Nous avons découvert que lorsque nous avons installé ces robots et que nous recherchions une personne pour diriger la robotique et la technologie, nous avions beaucoup de jeunes employés tous intéressés à postuler pour ce poste. Ils aiment leurs téléphones et ils aiment les ordinateurs. C'est un grand succès pour la jeune génération qui aime la technologie et qui veut pouvoir travailler avec des robots et les programmer."

Alors que les jeunes peuvent être attirés par l'utilisation de robots collaboratifs pour le soudage, l'utilisation d'un cobot dans l'industrie de la fabrication a été convaincante, a expliqué Rob Goldiez de Hirebotics. « La plupart des gens qui travaillent dans l'industrie depuis longtemps pensent que le soudage, qui est une tâche lourde, est mieux adapté aux robots traditionnels. Ils ne pensent pas qu'un robot collaboratif soit à la hauteur de la tâche. L'une des premières choses que nous devions faire était de prouver à nos partenaires d'Airgas et d'Air Liquide qu'un robot collaboratif peut souder efficacement."

"Cela a été prouvé de manière retentissante, et ce n'est pas seulement le mouvement de poser une soudure", a poursuivi Goldiez. "C'est le robot qui pose une soudure, puis la coupe, l'analyse et la radiographie pour s'assurer qu'elle répond aux normes auxquelles ils s'attendraient et qu'ils voudraient présenter à leur clientèle."

Une fois convaincus, ces partenaires experts ont joué un rôle important dans le développement et la mise en œuvre de BotX. « Les équipes d'Air Liquide, d'Airgas et de Red-D-Arc possédaient une expertise approfondie en soudage qui est utilisée pour construire une bibliothèque de soudage fournie via le cloud aux robots », a déclaré Goldiez. "Ce sont des bibliothèques de soudage qui sont développées dans un centre de R&D dont dispose Air Liquide avec des experts en soudage de renommée internationale."

Hirebotics est également capable d'intégrer rapidement les commentaires des clients. Alors que les premières versions fournissaient des soudures de base telles que des lignes droites, des soudures par points et des soudures par points, les commentaires des utilisateurs des premiers clients tels que PMI ont incité Hirebotics à développer rapidement des processus plus sophistiqués, notamment des soudures multi-segments et radiales.

Cette expertise donne maintenant des résultats concrets, y compris une cohérence que même les soudeurs manuels ne peuvent atteindre. Larson de PMI a déclaré :« Avec le système de robot BotX, la qualité des soudures est excellente car si vous programmez une soudure pour qu'elle soit à cet endroit spécifique, la soudure se fera à cet endroit spécifique. Si vous le programmez pour qu'il soit de 2" (50,8 mm) sur cette couture, peu importe qui exécute ce programme ou qui configure la pièce, ce sera tous les 2" sur cette couture. Ce n'est pas nécessairement le cas des soudeurs humains, a ajouté Larson. "Vous revenez au soudeur manuel traditionnel, et ils ne sont pas sûrs de la valeur de 2 pouces :il peut s'agir de 1,25 pouce (31,75 mm), de 1,5 pouce (38,1 mm), d'un écart de 2 pouces, ou un écart de 63,5 mm (2,5 pouces). Il est donc plus facile de s'assurer que vous posez la soudure au bon endroit."

Pour plus d'informations sur les innovateurs de métaux traités, visitez www.pmillc.com ou appelez le 888-877-7277. Pour plus d'informations sur Universal Robots, visitez www.universal-robots.com ou appelez le 844-462-6268.