Schweißen cobots liefern 40%Effizienzsteigerung
Kurz gesagt
T&W Stamping in Ohio wollte einen der arbeitsintensivsten Teile seines Metallherstellungsprozesses automatisieren: die Pflege von Widerstandsschweißern. Dies ist eine knifflige Anwendung, die aufgrund des elektromagnetischen Impulses der Schweißgeräte, der die Servomotoren der Roboter ausblendet, automatisiert werden muss. Das Unternehmen löste das Problem mit einem UR5 cobot, der sich in weniger als vier Monaten bezahlt machte, 40 %Effizienzsteigerung lieferte und drei Bedienerfunktionen freisetzte.
The business transformation
“Using collaborative robots to tend resistive welders? Soweit wir wissen, hatte dies noch niemand in der Branche getan“, sagt Juan Rodriguez, Director of Automation bei Crum Manufacturing, einem zertifizierten Systemintegrator von Universal Robots.
Er arbeitete mit T&W Stamping in Youngstown, Ohio, einem Auftragshersteller vor allem für den Lkw-Markt, der eine zuverlässige Automatisierungslösung benötigte. "Wir hatten gerade einen Vertrag von einem großen Kunden von uns erhalten, um Antriebsstranghalterungen herzustellen", sagt Craig Sivak, Executive Vice President & General Manager, T&W Stamping. "Das Volumen war nicht riesig - etwa 40.000 Teile pro Jahr - aber jedes Teil hat acht Schweißmuttern, also 320.000 Schweißnähte, die wir sonst manuell durchführen müssten." Sivak und sein Team beschlossen zu untersuchen, ob kollaborative Roboter die Aufgabe bewältigen könnten. "Mit einem cobot konnten wir unser bestehendes Layout beibehalten, da wir aufgrund des eingebauten Sicherheitssystems keinen zusätzlichen Schutz um den cobot benötigten", sagt er.
Während es für große Industrieroboter üblich ist, Widerstandsschweißen durchzuführen, erklärt Rodriguez, warum dies keine Anwendung ist, die kleine kollaborative Roboter in der Vergangenheit gehandhabt haben. „Widerstandsschweißer lösen einen EMP (elektromagnetischer Impuls) aus, der jede Art von Elektronik in einem bestimmten Radius ausblendet. Das ist kein
Problem mit traditionellen Robotern mit großen C-Klemmen-Armendwerkzeugen, bei denen der Roboter extrem weit vom Angriffspunkt entfernt ist", sagt er. "Aber mit einem kleinen cobot, den du versuchst, gut in eine bestehende Zelle zu passen? Das ist eine ganz andere Geschichte."
T&W Stamping
Craig Sivak, Executive Vice President & General Manager, T&W StampingDer Vorteil, den wir durch die Installation des UR-Roboters sehen, ist die Konsistenz. Es macht einen fantastischen Job
Hindernisse überwinden
Crum Manufacturing überwand dieses Hindernis, indem es den Roboter erdete und ein nicht-metallisches Material zu den maßgeschneiderten End-of-Arm-Werkzeugen hinzufügte, die den Roboter weiter vom Schweißer entfernten. Die Möglichkeit, kollaborative Roboter für diese knifflige Aufgabe einzusetzen, war nicht die einzige angenehme Entdeckung bei T&W Stamping. "Als unsere Ingenieure uns das erste Angebot für den Universal-Roboter selbst gaben, waren wir fassungslos über die Kosten", sagt Sivak. "Wenn man sich einige der größeren Roboter ansieht, sind es sechsstellige Zahlen; wir haben eine viel größere Anzahl erwartet."
Amortisation in 4 Monaten
T&W Stamping war in der Lage, die gesamte Zelle für 30 Prozent weniger zu realisieren, als das Unternehmen für acht separate Vorrichtungen ausgegeben hätte, um das Teil zu positionieren und es dem Schweißer zu präsentieren. Der Auftragshersteller hat auch drei Bedienerfunktionen freigesetzt, die nun mehr wertschöpfende Aufgaben übernehmen. "Wir sind in der Nähe von 40 Prozent effizienter, als wir es normalerweise gewesen wären", sagte Sivak, der auch die ROI-Berechnungen durchführte. „Als wir die Kosteneinsparungen berücksichtigten, die wir bei den anderen Geräten nicht hatten - und was noch wichtiger ist, der Arbeitsdollar und die Vorteile, die mit weniger Betreibern eingespart wurden -, betrug die Rückzahlung weniger als vier Monate.“
Vision-Guidance sorgt für exakte Schweißnähte
„Der UR cobot nimmt das Teil direkt am Bezugspunkt auf, was sehr wichtig ist, da es die Befestigung für das Teil selbst ist“, erklärt Sivak. „Sobald der UR-Roboter das Teil aufnimmt, weiß er genau, wo sich jede einzelne Lochstelle befindet."
Die Teilekommissionierung wird von einer Vision-Kamera von Cognex über dem Förderband geführt. Mit dieser Führung platziert der UR5 das Teil in den ersten von zwei Widerstandsschweißern, der die ersten vier Schweißnähte ausführt, da Schweißmuttern durch eine Vibrationsmutterzuführung auf das Teil gelegt werden. Nachdem die ersten vier Schweißnähte ausgeführt wurden, dreht der UR5 die Halterung und bewegt sie zum zweiten Schweißer, der die letzten vier Schweißnähte fertigstellt. Der 52-Sekunden-Zyklus endet, wenn der UR5 das Teil zu einer zweiten Cognex-Kamera über dem Ausgangsförderer bewegt, die überprüft, ob das Teil alle acht Schweißmuttern hat, dass sie in einer korrekten Position sind und dass sie alle Gewinde haben.
Produktkonsistenz ohne Ausfallzeiten
T&W Stamping arbeitet in Acht-Stunden-Schichten an fünf Tagen in der Woche. Der UR5 arbeitet typischerweise mit 60 Prozent Kapazität und ist seit mehr als zwei Jahren in Betrieb. „Der Vorteil, den wir durch die Installation des UR-Roboters sehen, ist die Konsistenz. Es macht einen fantastischen Job“, sagt Sivak. „Wir hatten keine Produktionsprobleme oder Ausfallzeiten. Wenn wir den Roboter nicht hätten, gäbe es vier Bediener in dieser Zelle, die die acht Vorrichtungen verwalten, um die Schweißmuttern an diesem Teil zu erhalten." Jetzt wird nur noch ein Bediener benötigt, um die Zelle zu pflegen. Der Bediener, der noch keine Robotik-Erfahrung hatte, absolvierte eine dreitägige Schulung in der Bedienung und Programmierung des UR5 und ist nun für die Produktinspektion und den cobot Betrieb verantwortlich.
30 Jahre alte Technologie neu beleben
Die Entwicklung der Roboterzelle für T&W ist eine Errungenschaft. Juan Rodriguez zögert nicht, einen Homerun zu rufen. „Diese widerstandsfähigen Schweißer sind mehr als 30 Jahre alt. Einen Weg zu finden, diese mit der brandneuen cobot Technologie zu verbinden, ist ein großer Gewinn für uns und das Unternehmen“, sagt er. „Wir werden auf jeden Fall mehr Integration von Universal Robots mit Widerstandsschweißgeräten und Schweißgeräten insgesamt sehen.“
Zukünftige Automatisierungsmöglichkeiten
T&W Stamping hat nun begonnen, sich mit neuen Aufgaben zu befassen, die cobots bewältigen könnten. „Wir produzieren Ölwannen mit widerstandsgeschweißten Komponenten. Aufgrund der Größe und Konfiguration des Teils wäre es sehr schwierig, mit Widerstandsschweißern zu automatisieren“, sagt Sivak, der sich stattdessen mit dem MIG-Schweißen befasst. "Unsere Absicht ist es, einen UR-Roboter zu verwenden, um die Komponenten in das Teil einzubauen, sowie einen Brenner anzuziehen und damit das MIG-Schweißen durchzuführen", erklärt er. "Dies wird ein neuer Prozess für den Roboter sein, im Gegensatz zu dem, was er heute macht, da er tatsächlich das Schweißen selbst machen wird."
Automatisierungsherausforderungen gelöst:
Fähigkeit, sich mit älteren resistiven Schweißern zu verbinden Keine Änderungen am vorhandenen Bodenlayout 100 % Produktqualität erreicht Keine Wartung ohne Ausfallzeiten oder Unterbrechungen der Linie Zukunftssichere Anwendung, die Änderungen bei der Inspektion von Motorbauten ermöglicht
Wichtigste Werttreiber:
4 Monate ROI Einfache Programmierung Kollaborative und sichere Produktqualität und -konsistenz
Aufgaben, die von kollaborativen Robotern gelöst werden:
Kommissionierung und Platzierung von Ein- und Ausgangsförderern, Pflege von Widerstandsschweißern
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