Kombination kollaborativer Roboter mit vorhandener Ausrüstung für maximale Tragfähigkeit und Sicherheit

Toyota Industries Corporation

Kurz gesagt

Im Werk Tōchita (Fabrik 703) in Handa City (Japan) setzt die Toyota Industries Corporation Verbesserungen um, um die Fabrik für zukünftige Arbeiter attraktiver zu machen. Eine solche Initiative konzentriert sich auf die Automatisierung des Rohstoffeinsatzprozesses. Durch die Kombination von kollaborativen Robotern mit einem vorhandenen Balancer entwickelte das Unternehmen eine Lösung für den Umgang mit schweren Materialien. Dies reduzierte sowohl die Anzahl der Arbeitsstunden als auch die Belastung durch manuelles Heben.

Bewältigung der Herausforderungen beim manuellen Umgang mit schweren Materialien

Bisher wurden Rohstoffe manuell mit Hebezeugen und Hebezeugen gehandhabt, aber die Rohstoffe waren schwer und es gab Risiken, sie fallen zu lassen. Darüber hinaus wurden Bediener oft von entfernten Standorten aus gerufen, um Aufgaben in unregelmäßigen Abständen auszuführen, was eine mühsame Aufgabe war.

Toyota Industries Corporation

Industrie Automotive

Land Japan

Number of employees 1920 (Tōchita Plant)

Cobot verwendet UR10e

Wichtigste Werttreiber:

Verbesserte Arbeitssicherheit durch Reduzierung des manuellen Anhebens und Minderung von Risiken durch intelligente Sicherheitsfunktionen (Kraftmodus, Sicherheitsscanner, minimale Umzäunung)
Betriebliche Effizienz durch reduzierte Arbeitszeiten und konsequenteres Materialhandling
Skalierbare Automatisierung durch die Kombination von cobots mit vorhandener Ausrüstung, die eine schrittweise Erweiterung und Experimente ermöglicht

Aufgaben, die von kollaborativen Robotern gelöst werden:

Handhabung und Eingabe von schweren Rohstoffen durch koordinierte Kraftsteuerung und Balancer-Integration
Zufälliges Kommissionieren von einem Schüttgutstapel mit Hilfe eines Sichtsystems
Geführtes Einführen von Vorrichtungen in Materialien im Kraftmodus für eine reibungslose, adaptive Bewegung

Automatisierungsherausforderungen gelöst:

Ausgleich der Lastschwingung beim Kombinieren von Roboterarmen mit Balancierern in einem komplexen physikalischen Aufbau
Schubschwankungsmanagement, Verhinderung von Schutzstopps während der Bewegung im Kraftmodus
Sicherheit auf kompaktem Raum, mit minimalem Platzbedarf mit Laserscannern und strategischem Zaun, um offene Bereiche zu erhalten, ohne den Arbeitnehmerschutz zu beeinträchtigen

Wie sie es gemacht haben

Intelligenterer Materialeinsatz: Kombination von Bildverarbeitungssystemen, cobots und Balancern

Bei der Automatisierung des Materialeingabeprozesses bestand die Lösung darin, bestehende Produkte auf innovative Weise zu kombinieren. Insbesondere stellten sie den Einsatz eines kollaborativen Roboters in Frage, der von einem Balancer unterstützt wurde. Nachdem sie mehrere Kombinationen in Betracht gezogen hatten, um die erforderliche Zykluszeit und andere Kriterien zu erfüllen, erreichten sie ihr Ziel, indem sie einen starren Armmechanismus mit einem UR-Roboter kombinierten. Darüber hinaus führte das System in Kombination mit dem Balancer aufgrund der einzigartigen Umgebung des Roboterarms, der Vorrichtung und der Masse des Rohmaterials zu einem Problem mit Servoschwingungen. Mit dem UR-Roboter konnten jedoch Last, Schwerpunkt und Trägheit beliebig eingestellt werden, und durch die Optimierung von Einstellungen wie Geschwindigkeit und Beschleunigung wurde das Problem gelöst. Da sich die Rohstoffe in einem Schüttgutstapel befinden, war eine stichprobenartige Kommissionierung erforderlich. Für dieses Projekt haben sie mit einem Partner zusammengearbeitet, um ein Vision-Kamerasystem zu bauen.

eingezäunte und nicht eingezäunte Roboter bei Toyota

Verwenden des Kraftmodus, um den Schub während des Materialtransports zu stabilisieren

Satoshi Ishihara, Arbeitsleiter in der Engine Division, Production Engineering Department, Development Office, Toyota Industries Corporation, erläutert die Vorteile des UR-Roboters: „Bei der Verwendung eines Balancers zur Durchführung des Materialumschlags treten Schubschwankungen auf, und im normalen Positionssteuerungsmodus besteht die Gefahr eines Schutzstopps. Durch die Verwendung des Kraftmodus, der durch den eingebauten Kraftsensor im UR-Roboter aktiviert wurde, konnten wir den Schub jedoch in eine bestimmte Richtung lenken, was eine reibungslose Materialhandhabung ermöglichte.„

Der Force-Modus wird auch in anderen Bereichen genutzt, die über die Materialhandhabung hinausgehen. „Bei der Aufnahme von Rohstoffen verwenden wir den Kraftmodus, um die Vorrichtung des Roboters bei koordinierten Bewegungen in die Rohstoffe zu führen. Der Force-Modus wird ausgiebig genutzt.„ Zur Gefährdungsbeurteilung werden Sicherheitszäune und Sicherheitslaserscanner zusammen eingesetzt, um Risiken zu reduzieren. Um zu vermeiden, dass die Hände der Arbeiter unter hängenden Lasten greifen, wird ein Zaun installiert. Ein nicht umzäunter Bereich wird erstellt, um eine reibungslose Materialzufuhr zu ermöglichen, und ein Sicherheitslaserscanner wird auf dem Boden platziert, um das System zu stoppen (präventiver Stopp), wenn jemand den Bereich betritt.

Effizient und sicher: Kompakte Automatisierung liefert starke Ergebnisse

„Der Effekt der Automatisierung war signifikant. Durch die Automatisierung des Rohstoffeingabeprozesses haben wir die Arbeitszeiten erfolgreich reduziert und können nun verschiedene Kombinationen berücksichtigen“, sagt Hideki Yamada, Section Manager, Processing Section, Manufacturing Department 2, Engine Division, Toyota Industries Corporation.

Yamada fährt fort: „Wann immer wir automatisierte Geräte einführen, werden die Sicherheitszäune und andere Installationen tendenziell größer, aber mit diesem System ist es kompakt und gewährleistet gleichzeitig die Sicherheit, weshalb wir es sehr mögen.“

Kollaborative Roboter ermöglichen schrittweise Skalierung von Automatisierungsprozessen

Neben der Erweiterung des automatisierten Prozesses im Bereich des Rohmaterialumschlags erwägt die Toyota Industries Corporation die Automatisierung anderer Prozesse, wie z. B. Motorhub und förderbandbasierte Prozesse. Nach der Einführung kollaborativer Roboter kommentiert Tatsuya Shimizu, Group Leader, Engine Division, Production Engineering Department, Development Office: „Wenn Sie sich sofort für eine Antwort entscheiden, braucht es Zeit, um die Lösung zu finden. Indem wir zuerst einen kollaborativen Roboter einführen, während seiner Verwendung lernen und seine Anwendungen schrittweise erweitern, kann die Automatisierung voranschreiten.“

Durch die Einführung eines kollaborativen Roboters, das Lernen während der Nutzung und den schrittweisen Ausbau seiner Anwendungen kann die Automatisierung voranschreiten.

Tatsuya Shimizu, Group Leader, Engine Division, Production Engineering Department, Development Office

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