Cobots verwalten die autonome Kommissionierung von Behältern

Allied Moulded Products Inc.

Kurz gesagt

Allied Moulded ist ein Full-Service-Formverfahren zur Herstellung von nichtmetallischen Elektrokästen und -gehäusen. Angesichts erheblicher Herausforderungen aufgrund von Arbeitskräftemangel entschied sich das in Ohio ansässige Unternehmen für das neue ActiNav-System von Universal Robots, um eine wichtige Bin-Picking-Anwendung zu automatisieren. Der Einsatz ermöglichte es Allied Moulded, Überstunden zu reduzieren, bestehende Mitarbeiter zu ergonomischeren Aufgaben zu bewegen und die Konsistenz im Produktionsprozess zu verbessern.

Wie viele Unternehmen, die im verarbeitenden Gewerbe in Ohio tätig sind, stand Allied aufgrund der schwierigen Arbeitsmarktbedingungen vor Herausforderungen bei der Besetzung offener Stellen. Gleichzeitig wollte das Unternehmen die Arbeitssicherheit verbessern, indem es sich wiederholende und ergonomisch unfreundliche Müllsammelaufgaben eliminierte. Die Qualitätsverbesserung war auch ein motivierender Faktor bei der Entscheidung, die Automatisierung zu erforschen, erklärt Tom Carlisle, Leiter der Abteilung für Fertigungsunterstützung: „Wenn man nach Automatisierung sucht, sucht man nach Wiederholbarkeit. Sie haben eine bessere Kontrolle über Ihre Qualität, wenn Sie mehr Konsistenz mit Be- und Entlademaschinen haben."

Die Verwendung von manueller Arbeit bei der Kommissionierung von Behältern führt zu uneinheitlichen Ergebnissen ", fügt der Fertigungsingenieur Nate Gilbert hinzu:" Eine der größten Herausforderungen bei manueller Arbeit ist, dass sie müde wird und gegen Ende des Tages die Produktion sinkt; während man sich bei einem Roboter immer auf eine konstante Leistung verlassen kann. "

Die Herausforderung

Die COVID-19-Pandemie fügte eine weitere Besorgnissebene in Bezug auf die manuellen Arbeitskräfte des Unternehmens hinzu." Wir könnten riskieren, dass engagierte Mitarbeiter jederzeit aus Gründen, die außerhalb ihrer Kontrolle liegen, nicht hier sind ", sagt Carlisle.„ Wir brauchten also einen Weg, um diese Prozesse am Laufen zu halten. "

Als die Alliierten zum ersten Mal über die Automatisierung der Müllabfuhr recherchierten, war die Technologie" einfach nicht dort, wo wir sie brauchten ", sagt Gilbert:" Die Bewachung war zu aufdringlich, und das würde es schwierig machen, wenn wir einen Bediener in diesem Bereich brauchten. Die Stellfläche hier bei Allied ist bereits ziemlich begrenzt, und der Gedanke, mehr Bewachung aufstellen zu müssen, um einen Roboter unterzubringen, war eines der Dinge, die uns anfangs zurückhielten; aber da kollaborative Roboter in der Nähe von Mitarbeitern sicher sind, hatten wir das Gefühl, dass dies ein guter Weg war. “

Allied Moulded Products Inc.

Industrie Plastic and Polymers

Land United States

Anzahl der Mitarbeiter 100-500

Cobots verwendet UR10

Beobachten Sie, wie der UR10e cobot mit der autonomen Kommissionierung von Behältern umgeht, die lange als "der heilige Gral der Robotik" galt

Die Lösung

Das Interesse von Allied Moulded an kollaborativen Robotern – oder cobots – wurde nach einem Ausflug in eine nahe gelegene Fabrik geweckt, die cobots von Universal Robots (UR) erfolgreich eingesetzt hatte.

Allied sah UR dann auf einer Messe, die schließlich zur Einführung des preisgekrönten autonomen Bin-Picking-Kits von UR führte – einer flexiblen, einfach zu bedienenden, automatisierten Bin-Picking-Lösung, die die Bildverarbeitung, die kollisionsfreie Bewegungsplanung und die autonome Robotersteuerung in Echtzeit synchronisiert.

„ActiNav war das erste System, von dem wir zuversichtlich waren, dass wir in den verfügbaren Raum gelangen konnten, ohne eine Reihe zusätzlicher Hindernisse zu schaffen. Allein die Einfachheit der Kommissionierung von Teilen aus dem Behälter auf das Förderband ist das, wonach wir wirklich gesucht haben, und ActiNav schien diese Nachfrage zu erfüllen“, sagt Gilbert und stellt fest, dass ActiNav eine wesentliche Verbesserung der Vibrationszuführungen darstellt, die häufig für die Positionierung von Teilen verwendet werden.

Einfache Programmierung und Bereitstellung

Während Allied Moulded Erfahrung mit traditioneller Automatisierung hatte, war der Einsatz eines cobot "eine brandneue Erfahrung", sagt Nathan Wells, Leiter der Wartungsgruppe: "Es war wirklich aufregend, etwas zu sehen, das nicht eingesperrt werden musste und dass ich herumlaufen konnte, während es seine Arbeit erledigte. Wenn es um die Programmierung ging, war dies wahrscheinlich einer der einfachsten Roboter, die ich je programmieren musste. Sie müssen nicht wirklich bestimmte Zahlen eingeben oder so etwas; Sie müssen es nur an Ort und Stelle bringen, ein paar Knöpfe drücken und los geht's, da ist das Programm.“

Datenzuführung und BIN-TEACH-PROZ

Das Einspeisen von ActiNav in die Daten für die Teileerkennung ist ein ebenso schmerzloser Prozess, sagt Wells: „Wir haben eine CAD-Datei des Produkts verwendet, sie in das ActiNav geladen und damit Teile aus dem Behälter registriert. Es war sehr einfach einzuladen. Du legst es einfach auf einen USB und steckst es in den Controller."

In der Zwischenzeit war das Unterrichten des Behälters auch sehr einfach: "Wir berühren den Roboter einfach an jedem Teil des Behälters. Sie machen ein paar Stellen davon, und ActiNav lernt den Behälter selbst. Ich würde sagen, nach dem ersten Tag der Einrichtung brauchte es vielleicht eine Verschiebung, um zu lernen, wie man die Programmierung tatsächlich durchführt, und danach waren wir alleine gut.“

Nur die Einfachheit, Teile aus der Kiste auf das Förderband zu kommissionieren, ist das, wonach wir wirklich gesucht haben.

Nate Gilbert, Manufacturing engineer technician, Allied Moulded Products Inc.

Der Mülleimer-Picking-Zyklus

Der Prozess beginnt damit, dass Lagerarbeiter eine vollständige Kiste mit Teilen in einen Müllcontainer entladen. Nach der Aktivierung neigt sich der Müllcontainer, um seine Teile in den ActiNav-Behälter zu werfen. ActiNav nimmt einteilig – in diesem Fall ein extrudiertes Fiberglas-Elektroanschlussgehäuse – auf und platziert es in der richtigen Ausrichtung auf einem schmalen Schienenförderer.

Die richtige Platzierung ist entscheidend, erklärt Carlisle: „Das Teil muss aufgrund der Nebenarbeiten, die die Maschine ausführt, in einer bestimmten Reihenfolge an der Maschine platziert werden. Wenn das Teil falsch platziert wird, müssen Sie das ablehnen, so dass Sie alle Arbeit und Materialien dieses Teils verloren haben.“ Das Förderband bringt die Teile zu einer kleinen, in Käfigen gelagerten Arbeitszelle, die einen Drehtisch mit mehreren Stationen hat. An jeder Station befindet sich ein Fertigungselement, das auf den Becher aufgebracht wird, und schließlich gibt es einen Abförderer, der fertige Teile in einen großen Behälter wirft. Auf dem Weg dorthin, so Carlisle, müsse ActiNav einige Entscheidungen autonom treffen: Welchen Teil sie auswählen, wie sie ihn in die richtige Ausrichtung bringen und wie sie falsche Teile identifizieren, sie beiseite legen und mit ihrer Hauptaufgabe fortfahren.

Wenn der Behälter voll ist, kann ActiNav den ganzen Tag ohne Eingreifen des Bedieners auskommen, sagt Gilbert: „Ich war ziemlich beeindruckt von der Fähigkeit des Roboters, unsere Teile unabhängig von der Ausrichtung aus dem Behälter zu entnehmen und richtig auf der Maschine zu platzieren. Eine solche Aufgabe ist für einen Roboter normalerweise ziemlich schwer einzurichten. Wir sind ziemlich zuversichtlich, dass ein Bediener es tut; aber den Roboter dazu zu bringen, es zu tun und in dieser Situation keine direkte Arbeit zu leisten, war ein großer Vorteil.“

Zaunfreie Automatisierung ermöglicht Mensch-Roboter-Kollaboration

Traditionelle Automatisierung erfordert Matten, Zäune und Gehäuse, um Arbeiter vor möglichen Verletzungen zu schützen, aber dies kann dazu führen, dass Käfige "von der Größe eines Büros" benötigt werden, um einige Aufgaben zu automatisieren, bemerkt Carlisle, während cobots so konzipiert sind, dass sie in unmittelbarer Nähe von Menschen arbeiten: "Dies ermöglicht es Ihnen, flexibel zu sein, wo Sie den Roboter platzieren werden[und] lässt Sie mit ihm interagieren: Wenn es Schwierigkeiten gibt und Sie einen Fehler beheben müssen, gibt es kein großes Verfahren, das Sie durchlaufen müssen, um Zugang zu erhalten. Und es macht es für die Menschen auf dem Boden akzeptabler, weil es ihnen nicht unzugänglich erscheint; es ist direkt vor Ort.“

Die Schildkröte und der Hase

ActiNav macht keine Mittags-, Zigaretten- oder Toilettenpausen und taucht immer zur Arbeit auf, bemerkt Carlisle: „Es ist wie bei der Schildkröte und dem Hasen. ActiNav ist konsistent. Es ist immer da und setzt das Teil auf. Ein menschlicher Bediener kann schneller sein, aber seine Konsistenz kann durch die Notwendigkeit, Pausen einzulegen, beeinträchtigt werden. Am Ende des Tages sollte die Gesamtmenge des Produkts mit ActiNav gleich, wenn nicht sogar besser sein als mit einem menschlichen Bediener; aber ohne die Müdigkeit und manuelle Geschicklichkeit, sich ständig zu bewegen." Der Einsatz von ActiNav hat es den Betreibern von Allied Moulded ermöglicht, sich weiterzubilden, Trainer und Mentoren für das System zu werden und Designideen für zukünftige Automatisierungsprojekte einzubringen. "Da wir Automatisierung einführen, um viele der alltäglichen und unsicheren Aufgaben zu erledigen und sicherer zu sein, sind unsere Bediener das größte Kapital, das wir haben, und sie stellen die besten Trainer für Ihre nächste Generation von Mitarbeitern dar", sagt Carlisle.

Ermöglicht präzise Kommissionierungen in tiefen Behältern

"ActiNav kann direkt aus einem Behälter auswählen, und es spielt keine Rolle, wo die Teile ausgerichtet sind", sagt Nate Wells, Leiter der Wartungsgruppe bei Allied Moulded. Der hochauflösende Sensor und die CAD-Anpassung von ActiNav ermöglichen hochpräzise Picks auch in überfüllten, tiefen Behältern. Das autonome Bewegungsmodul des ActiNav-Kits wählt eine Roboterpose aus, die sicherstellt, dass das Teil jedes Mal auf die gleiche Weise in eine Halterung eingelegt wird, was eine genaue Auswahl und teilorientierte Platzierung ermöglicht

Läuft während der gesamten Schicht

"ActiNav läuft so ziemlich über die gesamten Schichten, für die wir Teile zur Verfügung haben", sagt Tom Carlisle, Manager der Produktionsunterstützungsabteilung bei Allied Moulded. "Nehmen wir an, Sie haben eine Bestellung mit 10.000 Teilen, sie würde für diesen Zeitraum laufen."

Intuitive Programmierung

Die Programmierung von ActiNav ist intuitiv und einfach dank der vollständigen Integration mit dem UR Teach-Pendant. Das Vornehmen von Anpassungen „dauerte zehn Minuten“, sagt Nate Wells, Leiter der Wartungsgruppe bei Allied Moulded. "Das ist bei weitem die einfachste Programmierung, die ich je gemacht habe." ActiNav gewann bei den LEAP Awards 2020 Gold in der Kategorie Industrieautomation. LEAP (Leadership in Engineering Achievement Program) Auszeichnungen würdigen die innovativsten und zukunftsorientiertesten Produkte, die dem Design-Engineering-Bereich dienen.