Robôs colaborativos guiados por visão proporcionam um rápido retorno do investimento na produção de válvulas para mangueiras contra incêndios

A Task Force Tips, fabricante de equipamentos de combate a incêndios, queria promover e maximizar o seu pessoal que cuidava de células de usinagem para tarefas mais complexas, mas mantendo o tempo de atividade e a qualidade do produto consistentes. A solução foi quatro robôs UR colaborativos que podem ser flexivelmente implementados entre tarefas.

Desafio:
A Task Force Tips, em Indiana, tem robôs integrados com ferramentas de usinagem desde 1990. Aqueles robôs, no entanto, eram destinados a trabalhar apenas na máquina em que foram instalados e não podiam ser transferidos para outras máquinas:

"Então o que acontece é que a máquina se desgasta primeiro, e agora você tem um robô de US$ 100.000 com o qual você não pode fazer nada. Nós havíamos ouvido falar de robôs colaborativos que poderiam ser usados de uma forma muito mais flexível, e por isso decidimos explorar esta nova tecnologia ", diz o CEO da Task Force Tips, Stewart McMillan.

Solução:
A Task Force Tips instalou um robô UR10 e dois robôs UR5 para cuidar das máquinas de CNC, e um quarto UR5 está montado em uma mesa sobre rodas e se alterna entre as tarefas. Este é um cenário que McMillan chama de "uma mudança fundamental de paradigma":

"Um grande obstáculo no passado para o uso de robôs eram as separações de segurança necessárias ao redor da máquina. O interessante sobre os robôs UR é que você não precisa de toda essa proteção.  Podemos rolar a mesa com o robô até a máquina e em poucos minutos ensinar o robô a carregar as peças."

Supervisor de Produção na Task Force Tips, Cory Mack explica como os robôs UR reduziram as necessidades de pessoal de sete para três operadores:

"Agora é preciso apenas cerca de uma hora por operador por turno para operar o robô, o que inclui a distribuição das peças e a preparação do robô. Isso significa que o robô está funcionando por 21 horas sem assistência, por isso estamos vendo uma economia de apenas cerca de 34 dias para pagar pelo robô".

Fazer os dois robôs UR5 trabalharem em conjunto também ajudou a otimizar a produção. À medida que as peças chegam a um transportador de entrada, o primeiro robô UR5 usa a orientação por visão para identificar e pegar as peças e, em seguida, inserir as peças na primeira máquina de usinagem. O UR5 então tira a peça meio usinada já no torno e a entrega para o outro UR5. O segundo robô insere essa peça na segunda máquina, tira a peça completamente usinada e a coloca no transportador de saída, onde um operador coloca as peças em prateleiras de anodização, completando o ciclo. 

É um processo que - como Adam Hessling, especialista em automação da Task Force Tips diz - parece muito impressionante, mas foi enganosamente fácil de fazer. Ele se refere a si mesmo como um "operador qualificado" sem experiência específica em programação robótica. A operação do robô e a orientação por visão usam os registros do protocolo de comunicação MODBUS no controlador dos robôs UR.

Quando o UR5 coloca a peça não usinada no torno, a detecção de força do robô irá identificar se a peça está disforme, tem algum orifício da serra de corte ou se há limalhas de usinagem nas garras do mandril.

"Quando o robô tenta alcançar o ponto de rota definido para a colocação e há uma obstrução que faz com que a força no final do braço seja superior a 50 Newton, que eu programei como o limite, ele sabe que algo está errado", diz Hessling, que programou o robô para, em seguida, aplicar um jato de ar para tentar limpar quaisquer detritos no caminho.

O robô vai executar o jato de ar várias vezes e se ele ainda não puder colocar a peça, o robô dirá à máquina para executar um ciclo de "lavagem do mandril", que usa o sistema de refrigeração de alta pressão da máquina para remover detritos das garras do mandril. Se a peça ainda não puder ser carregada após a lavagem com líquido de arrefecimento, um pop-up aparece na tela touchscreen do robô, instruindo o operador a limpar todos os detritos das garras do mandril e pressionar continuar. Se o problema persistir, um outro pop-up interrompe o programa completamente. O operador pode, então, diagnosticar o problema, corrigi-lo e reiniciar a produção.

"Eu calcularia que o robô corrija o problema de "falha de carregamento" cerca de três ou quatro vezes por hora, o que realmente nos ajudou a eliminar o tempo de inatividade. O operador precisa intervir apenas cerca de uma vez por turno, às vezes, nunca", explica Hessling.

Liberar o pessoal dos cuidados com a máquina também tem desempenhado um papel importante no aumento da qualidade do produto.

"Quando os nossos funcionários não estão preocupados com a manutenção do funcionamento de uma máquina o tempo todo, eles têm muito mais tempo para inspecionar visualmente os produtos usinados. A qualidade das peças realmente foi para um outro nível com o robô UR instalado, permitindo que o nosso pessoal tenha ideias novas e idealize melhores maneiras de melhorar a nossa produção", afirma o Supervisor de Produção TFT, que agora está testando os robôs UR em aplicações de rebarbação, embalagem e máquinas laser.

Comece hoje

Robôs colaborativos, ou cobots, econômicos, seguros e flexíveis estão tornando a automação mais fácil do que nunca, até mesmo para pequenas e médias empresas.