Combinación de robots colaborativos con equipos existentes para una máxima capacidad de carga y seguridad

Corporación de Industrias Toyota

En resumen

En la planta de Tōchita (Factory 703) en la ciudad de Handa (Japón), Toyota Industrias Corporation está implementando mejoras para hacer que la fábrica sea más atractiva para los futuros trabajadores. Una de estas iniciativas se centra en la automatización del proceso de entrada de materias primas. Mediante la combinación de robots colaborativos con un equilibrador existente, la empresa desarrolló una solución para el manejo de materiales pesados. Esto redujo tanto el número de horas de trabajo como la carga del levantamiento manual.

Abordar los desafíos de la manipulación manual de materiales pesados

Anteriormente, las materias primas se manejaban manualmente con equipos de elevación y polipastos, pero las materias primas eran pesadas y había riesgos asociados con su caída. Además, a menudo se llamaba a los operadores desde lugares distantes para realizar tareas a intervalos irregulares, lo que era una tarea tediosa.

Toyota Industries Corporation

Industria Automotive

País Japan

Number of employees 1920 (Tōchita Plant)

Cobot utilizado UR10e

Impulsores clave del valor:

Mejora de la seguridad de los trabajadores al reducir el levantamiento manual y mitigar los riesgos con características de seguridad inteligentes (modo de fuerza, escáneres de seguridad, vallado mínimo)

Eficiencia operativa a través de la reducción de horas de trabajo y un manejo de materiales más consistente

Automatización escalable lograda mediante la combinación de cobots con equipos existentes, lo que permite una expansión y experimentación graduales

Tareas resueltas por robots colaborativos:

Manipulación y entrada de materias primas pesadas mediante el control coordinado de la fuerza y la integración del equilibrador

Selección aleatoria de una pila a granel con la ayuda de un sistema de visión

Inserción guiada de plantillas en materiales utilizando el modo de fuerza para un movimiento suave y adaptativo

Retos de automatización resueltos:

Equilibrar la oscilación de la carga al combinar los brazos del robot con los equilibradores en una configuración física compleja

Gestión de la fluctuación del empuje, evitando paradas de protección durante el movimiento utilizando el modo de fuerza

Seguridad en un espacio compacto, utilizando una configuración de huella mínima con escáneres láser y cercas estratégicas para mantener las áreas abiertas sin comprometer la protección de los trabajadores

Cómo lo han hecho

Entrada de material más inteligente: combinación de sistemas de visión, cobots y equilibradores

Al automatizar el proceso de entrada de materiales, la solución fue combinar los productos existentes de una manera innovadora. Específicamente, desafiaron el uso de un robot colaborativo asistido por un equilibrador. Después de considerar varias combinaciones para cumplir con el tiempo de ciclo requerido y otros criterios, lograron su objetivo combinando un mecanismo de brazo rígido con un robot UR. Además, el sistema combinado con el equilibrador provocó un problema con la servooscilación debido al entorno único del brazo robótico, la plantilla y la masa de la materia prima. Sin embargo, con el robot UR, la carga, el centro de gravedad y la inercia se podían establecer arbitrariamente, y al optimizar ajustes como la velocidad y la aceleración, se resolvió el problema. Dado que las materias primas están en una pila a granel, fue necesaria una recolección aleatoria. Para este proyecto, trabajaron con un socio para construir un sistema de cámara de visión.

Uso del modo de fuerza para estabilizar el empuje durante la manipulación de materiales

Satoshi Ishihara, Líder de Trabajo en la División de Motores, Departamento de Ingeniería de Producción, Oficina de Desarrollo, Toyota Industries Corporation, analiza los beneficios del robot UR: "Cuando se utiliza un equilibrador para realizar la manipulación de materiales, se producen fluctuaciones de empuje, y en el modo de control de posición normal, existe el riesgo de parada de protección. Sin embargo, al utilizar el modo de fuerza habilitado por el sensor de fuerza incorporado en el robot UR, pudimos dirigir el empuje en una dirección específica, lo que permitió un manejo suave del material."

El modo de fuerza también se utiliza en otras áreas más allá de la manipulación de materiales. "Al recoger materias primas, utilizamos el modo de fuerza para guiar la plantilla del robot hacia las materias primas mientras realizamos movimientos coordinados. El modo de fuerza se utiliza ampliamente." Para la evaluación de riesgos, las vallas de seguridad y los escáneres láser de seguridad se utilizan juntos para reducir los riesgos. Para evitar que las manos de los trabajadores lleguen debajo de las cargas colgantes, se instala una cerca. Se crea un área no vallada para facilitar el suministro de material sin problemas, y se coloca un escáner láser de seguridad en el suelo para detener el sistema (parada preventiva) si alguien entra en el área.

Eficiente y seguro: la automatización compacta ofrece resultados sólidos

"El efecto de la automatización ha sido significativo. Al automatizar el proceso de entrada de materias primas, hemos reducido con éxito las horas de trabajo y ahora podemos considerar varias combinaciones", dice Hideki Yamada, Gerente de Sección, Sección de Procesamiento, Departamento de Fabricación 2, División de Motores, Toyota Industrias Corporation.

Yamada continúa: "Cada vez que introducimos equipos automatizados, las vallas de seguridad y otras instalaciones tienden a ser más grandes, pero con este sistema, es compacto y al mismo tiempo garantiza la seguridad, por lo que nos gusta mucho".

Los robots colaborativos permiten escalar gradualmente los procesos de automatización

Además de expandir el proceso automatizado en el área de manejo de materias primas, Toyota Industrias Corporation está considerando automatizar otros procesos, como el levantamiento de motores y los procesos basados en transportadores. Después de presentar los robots colaborativos, Tatsuya Shimizu, Líder de Grupo, División de Motores, Departamento de Ingeniería de Producción, Oficina de Desarrollo, comenta: "Si decides una respuesta de inmediato, lleva tiempo encontrar la solución. Al introducir primero un robot colaborativo, aprender mientras lo usa y expandir gradualmente sus aplicaciones, la automatización puede progresar".

Al introducir primero un robot colaborativo, aprender mientras lo usa y expandir gradualmente sus aplicaciones, la automatización puede progresar.

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

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