Quando a inspeção de qualidade é de missão crítica, considere um cobot

Veja neste artigo como a inspeção de qualidade com cobots gera resultados altamente satisfatórios e aumento na eficiência geral da linha de produção, garantindo também menor devolução de peças por clientes e processos mais seguros.

“Quando operadores verificam milhares de partes por dia, algumas vezes ficam cegos para defeitos. Mas isso nunca ocorre com robôs.”

Essa é a frase que resume a confiabilidade dos processos dos robôs colaborativos para o gerente de operações da Zippertubbing no Arizona, Tim Mead, em entrevista para o New York Times, sobre como o cobot UR5 da Universal Robots agora alimenta as máquinas snap-set (de dobra de metal) que adicionam dobras térmicas em mangueiras, canos e cabos.

O ciclo de 25 segundos se encerra quando o UR5 apresenta a peça para uma câmera de visão que inspeciona se a dobra foi adicionada corretamente. Dependendo do resultado, o cobot UR5 é programado para colocar a peça finalizada numa pilha de “bom” ou “descarte”.

“O maior benefício que encontramos no cobot UR5 é que nossa qualidade de produtos realmente aumentou. O robô está funcionando há oito meses e agora nós saímos de alguns retornos de produto para zero partes defeituosas produzidas”, afirma Mead.

“Com o robô sozinho, nós podemos especificar 300% a mais de tolerância nas nossas partes que com a operação manual”, ele acrescenta, dizendo ainda que o UR5 também resolveu o problema da Zippertubing na dificuldade de contratação de trabalhadores para tarefas repetitivas.

“Costumávamos precisar de três pessoas para realizar todas as operações que agora o robô sozinho realiza, então isso realmente aumentou nossa capacidade de produção.”

A empresa do Arizona, EUA, programou seu primeiro UR5 para pegar peças de metal pré-fabricadas que são posicionadas em uma máquina snap-set onde cinco male snaps são inseridos, e então o mesmo cobot move a parte para uma segunda máquina onde cinco female snaps são adicionados.

Fazendo do robô o cérebro da célula

Implementar a câmera de visão com o UR5 parecia uma tarefa árdua a princípio. “A parte realmente desafiadora era ‘como fazer o robô se comunicar com a câmera e quem está no comando?’” diz o gerente de operações em entrevista.

“Então, conhecendo a Universal Robots, nós fomos capazes de fazer disso essencialmente nosso PLC [controlador lógico programável]; o cobot é o cérebro: ele manda todos os comandos e recebe todos os feedbacks.”

O robô simplesmente aguarda pelo feedback da câmera. Caso ele não encontre, determina que é uma parte defeituosa, caso encontre, significa que a parte é boa e então as deposita de acordo.

“Nós escolhemos o UR5 da Universal Robots por algumas razões”, disse Matt Hasselbacher, gerente de engenharia da Zippertubing. “Depois de uma rápida demonstração, percebemos que esse era um robô colaborativo que poderíamos integrar por conta própria. Com as mudanças de produtos que sofremos mês a mês, também procurávamos por versatilidade”, ele explica.

“E, como sempre, segurança era nossa prioridade, já que os operadores trabalhariam ao redor do robô, alimentando-o com as partes ‘cruas’ e removendo as peças finalizadas.”

O sucesso da implementação de um robô colaborativo nas tarefas de inspeção na Zippertubbing está longe de ser único.

Cada vez mais fabricantes buscam por robôs colaborativos para aumentar a consistência e repetibilidade nos processos e fluxos de trabalho pré-definidos, garantindo alterações minúsculas nas condições de trabalho e oferecendo condições otimizadas para estudo ou análise.

Case Comprehensive Logistics

Robô colaborativo inspetor

Uma empresa buscando 100% de qualidade na linha de produção é a Comprehensive Logistics. Na linha de montagem em Youngstown, Ohio, as partes se movem com a precisão de um relógio, com a esteira tendo 60 segundos para cada estação.

“É uma linha muito ágil, tudo deve ser extremamente preciso e em cadência”, diz Gary Bobalik, diretor de marketing da Comprehensive Logistics.

A empresa é a líder em logística e contratos de fabricação para duas das maiores empresas de peças automotivas na América do Norte, operando suspensões, motores & transmissões e submontagem de componentes.

A linha não deixa espaço para erros. E conforme os subconjuntos do berço do motor chegam ao fim da linha, a Comprehensive Logistics precisa garantir que cada parte montada, incluindo conector crítico do chicote de fiação da engrenagem da direção, está completamente selada e firme.

“Se há alguma conexão solta ou se está conectado mas não está preso em lugar, pode causar qualquer coisa entre um problema intermitente e uma completa perda de controle da direção hidráulica, o que é um nível 8 na escala de severidade”, diz Mike O’keefe, superintendente de montagem de valor agregado.

“É uma falha que ameaça a vida dos condutores, então precisamos garantir que essas partes estejam no lugar com 100% de confiança.”

O desafio é familiar a todos os fabricantes da indústria, afirma O’Keefe, “A inspeção manual só é cerca de 80% eficiente, então estávamos procurando por uma qualidade facilmente reproduzível em um sistema automatizado.”

A câmera estacionária não chegava a locais apertados

Esse processo causava muitas dores de cabeça à fabricante de Ohio, e o sistema de multi-câmeras estacionárias implementado pela empresa não podia posicionar as câmeras em locais apertados, impedindo a repetibilidade desejada pela Comprehensive Logistics.

“Os dados colhidos pelo sistema de câmera não eram tão puros”, adiciona O’Keefe, que também experimentou com um robô estilo sonda que não cumpriu com os padrões requisitados.

A empresa começou a buscar alternativas, mas a solução precisaria cumprir com altas exigências: seria necessário atender aos padrões extremos da Comprehensive Logistics de precisão, facilidade de uso e integração com os processos e pessoas na linha.

“Nós precisávamos encontrar algo que não contribuiria para um potencial problema de segurança”, explica O’Keefe. “Com a Universal Robots, ficou claro que essa era a solução com melhor custo-benefício: um robô leve que poderia mover a câmera de visão para as posições certas de maneira segura e precisa. A destreza dos robôs colaborativos da Universal Robots permite que o cobot vá sob a peça onde os pontos críticos estão e faça isso de maneira 100% confiável todas as vezes.”

O cobot UR10 é instalado no teto e equipado com uma câmera de visão, movendo-se rapidamente entre os pontos de inspeção e tirando uma foto de cada conexão antes de se recolher à posição inicial para esperar pela próxima peça da linha de inspeção.

A linha monta versões de berço de motor a diesel com 11 pontos de inspeção e motores a gás com nove pontos de inspeção. Softwares integrados ao cobot da Universal Robots rastreiam o berço de motor ao longo da linha informando ao robô colaborativo qual versão deve ser inspecionada a seguir.

Cada foto tirada é imediatamente exibida em uma tela ao lado do robô onde uma segunda tela com o diagrama do berço do motor mostra cada ponto de inspeção completo com uma marca verde ou vermelha para indicar aprovação ou falha.

Depois de um ROI inicial estimado em sete meses, O’Keefe conta que a Comprehensive Logistics chegou à marca apenas quatro meses depois da implementação do cobot - gerando lucros que a fabricante pôde reinvestir no negócio sem que funcionários perdessem seus empregos.

Os robôs colaborativos geram resultados similares em diferentes fábricas ao redor do mundo. Com flexibilidade no uso, facilidade na implementação e usabilidade amigável mesmo a operadores com pouca experiência prévia em robótica, podem ser implementados em diferentes pontos da linha produtiva.

Quer saber mais sobre como os cobots podem auxiliar sua linha de montagem? Veja nossa página de cases.