Les cobots gèrent le ramassage autonome des bacs

Allied Moulded Products Inc.

En bref

Allied Moulded est une opération de moulage à service complet fabriquant des boîtiers et des boîtiers électriques non métalliques. Confrontée à des défis importants en raison de pénuries de main-d' œuvre, la société basée dans l'Ohio a choisi le nouveau système ActiNav d'Universal Robots pour automatiser une importante application de ramassage de poubelles. Le déploiement a permis à Allied Moulded de réduire les dépenses en heures supplémentaires, de déplacer les travailleurs existants vers des tâches plus ergonomiques et d'améliorer la cohérence du processus de production.

Comme de nombreuses entreprises opérant dans le secteur manufacturier de l'Ohio, Allied a eu du mal à pourvoir des postes vacants en raison des conditions difficiles du marché du travail. Dans le même temps, l'entreprise souhaitait améliorer la sécurité des travailleurs en éliminant les tâches répétitives et ergonomiques de ramassage des poubelles. L'amélioration de la qualité a également été un facteur de motivation dans la décision d'explorer l'automatisation, explique Tom Carlisle, responsable du service d'assistance à la fabrication : « Lorsque vous recherchez l'automatisation, vous recherchez la répétitivité. Vous avez un meilleur contrôle sur votre qualité si vous avez plus de cohérence avec les machines de chargement et de déchargement. »

L'utilisation du travail manuel dans les applications de ramassage de poubelles produit des résultats incohérents, ajoute Nate Gilbert, technicien en ingénierie de fabrication : « L'un des plus grands défis du travail manuel est qu'ils sont fatigués et que vers la fin de la journée, la production diminuerait ; alors qu'avec un robot, vous pouvez toujours compter sur un rendement constant. »

Le défi La

pandémie de COVID-19 a ajouté un autre niveau de préoccupation concernant la main-d' œuvre manuelle de l'entreprise. « Nous pourrions risquer que du personnel dévoué ne soit pas là à tout moment pour des raisons indépendantes de sa volonté », déclare Carlisle. « Nous avions donc besoin d'un moyen de faire fonctionner ces processus. «

Lorsque Allied a fait ses premières recherches sur l'automatisation du ramassage des poubelles, la technologie « n'était tout simplement pas là où nous en avions besoin », explique Gilbert : « Le gardiennage était trop intrusif, et cela allait rendre difficile le fait d'avoir un opérateur dans cette zone. L'espace au sol ici à Allied est déjà assez limité, et l'idée de devoir mettre en place plus de garde pour accueillir un robot était l'une des choses qui nous a retenus au départ ; mais avec des robots collaboratifs en sécurité autour des employés, nous avons estimé que c'était une excellente façon de procéder. »

Allied Moulded Products Inc.

Industrie Plastic and Polymers

Pays United States

Nombre d’employés 100-500

Cobots utilisés UR10

Regardez comment le cobot UR10e gère le ramassage autonome des poubelles, longtemps considéré comme « le Saint Graal de la robotique »

La solution

L'intérêt d'Allied Moulded pour les robots collaboratifs – ou cobots – a été suscité à la suite d'un voyage dans une usine voisine qui avait déployé avec succès des cobots d'Universal Robots (UR).

Allied a ensuite vu UR lors d'un salon professionnel qui a finalement conduit au déploiement du kit de ramassage de bacs autonome primé d'UR – une solution de ramassage de bacs flexible, facile à utiliser et automatisée qui gère de manière synchrone le traitement de la vision, la planification des mouvements sans collision et le contrôle autonome des robots en temps réel.

« ActiNav était le premier système que nous étions confiants de pouvoir utiliser dans l'espace disponible sans créer un tas d'obstacles supplémentaires. La simplicité de la sélection des pièces dans le bac et sur le convoyeur est ce que nous recherchions vraiment, et ActiNav semblait répondre à cette demande », explique Gilbert, notant qu'ActiNav constitue une amélioration majeure des chargeurs vibrants qui sont souvent utilisés pour le positionnement des pièces.

Programmation et déploiement faciles

Alors qu'Allied Moulded avait de l'expérience avec l'automatisation traditionnelle, le déploiement d'un cobot était « une toute nouvelle expérience », explique Nathan Wells, responsable du groupe de maintenance : « C'était vraiment excitant de voir quelque chose qui n'avait pas besoin d'être mis en cage et que je pouvais me promener pendant qu'il faisait son travail. En ce qui concerne la programmation, c'était probablement l'un des robots les plus faciles que j'ai jamais eu à programmer. Vous n'avez pas vraiment besoin d'avoir des chiffres spécifiques à mettre en place, ou quelque chose comme ça ; il vous suffit de le mettre en place, d'appuyer sur quelques boutons et voilà, le programme est là. »

Processus d'alimentation des données et d'apprentissage des bacs

Nourrir ActiNav des données pour la reconnaissance des pièces est un processus tout aussi indolore, dit Wells : « Nous avons utilisé un fichier CAO du produit, l'avons chargé dans ActiNav et il l'a pris et l'a utilisé pour enregistrer les pièces hors du bac. C'était très facile à charger. Il vous suffit de le mettre sur une clé USB et de le brancher sur le contrôleur. »

Pendant ce temps, enseigner le bac était également très simple : « Nous touchons simplement le robot à chaque partie du bac. Vous en faites quelques endroits, et ActiNav apprend le bac lui-même. Je dirais qu'après le premier jour de configuration, il a peut-être fallu un changement pour apprendre à faire la programmation, et après cela, nous étions bons par nous-mêmes. »

Juste la simplicité, choisir des pièces dans le bac et sur le convoyeur est ce que nous recherchions vraiment.

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

Le cycle de ramassage des poubelles

Le processus commence par le déchargement par les manutentionnaires d'une caisse complète de pièces dans une benne à ordures. Une fois activée, la benne à ordures s'incline pour déverser ses pièces dans le bac ActiNav. ActiNav prélève une pièce – dans ce cas, un boîtier de boîte de jonction électrique en fibre de verre extrudée – et la place dans la bonne orientation sur un convoyeur étroit et ramassé.

Le placement correct est crucial explique Carlisle : « La pièce doit être placée dans un ordre particulier sur la machine en raison des opérations secondaires effectuées par la machine. Si la pièce est mal placée, vous devrez rejeter cela, vous avez donc perdu toute la main-d' œuvre et les matériaux de cette pièce. » Le convoyeur amène les pièces dans une petite cellule de travail en cage dotée d'une table rotative avec plusieurs stations. À chaque poste, il y a un élément de fabrication qui est appliqué à la tasse et éventuellement il y a un convoyeur de sortie qui déverse les pièces finies dans un grand bac. En cours de route, note Carlisle, ActiNav doit prendre certaines décisions de manière autonome : quelle pièce choisir, comment la placer dans la bonne orientation et comment identifier les pièces incorrectes, les mettre de côté et continuer sa tâche principale.

Si le bac est maintenu plein, ActiNav peut passer toute la journée sans intervention de l'opérateur, dit Gilbert : « J'ai été assez impressionné par la capacité du robot à retirer nos pièces du bac, quelle que soit l'orientation, et à les placer correctement sur la machine. Une tâche comme celle-ci est généralement assez difficile à configurer pour un robot. Nous sommes assez confiants dans le fait qu'un opérateur le fasse ; mais le fait que le robot le fasse et n'ait pas à utiliser de main-d' œuvre directe dans cette situation a été un grand avantage. »

L'automatisation sans clôture permet la collaboration homme-robot

L'automatisation traditionnelle nécessite des tapis, des clôtures et des enceintes pour protéger les travailleurs contre les blessures potentielles, mais cela peut conduire à ce que des cages « de la taille d'un bureau » soient nécessaires pour automatiser certaines tâches, note Carlisle, alors que les cobots sont conçus pour fonctionner à proximité des personnes : « Cela vous permet d'avoir une flexibilité quant à l'endroit où vous allez placer le robot [et] vous permet d'interagir avec lui : s'il y a des difficultés et que vous devez effacer une erreur, il n'y a pas une grande procédure à suivre pour y accéder. Et cela le rend plus acceptable pour les personnes au sol, car il ne leur semble pas inaccessible ; il est juste là en plein air. »

La tortue et le lièvre

ActiNav ne prend pas de pause déjeuner, cigarette ou salle de bain et se présente toujours au travail, note Carlisle : « C'est comme la tortue et le lièvre. ActiNav est cohérent, il est toujours là, mettant la pièce en place. Un opérateur humain peut être plus rapide, mais sa cohérence peut être affectée par la nécessité de prendre des pauses. En fin de compte, la quantité totale de produit doit être la même, sinon meilleure, avec ActiNav qu'avec un opérateur humain ; mais sans la fatigue et la dextérité manuelle de se déplacer tout le temps. » Le déploiement d'ActiNav a permis aux opérateurs d'Allied Moulded d'améliorer leurs compétences, de devenir des formateurs et des mentors sur le système et de contribuer à des idées de conception pour de futurs projets d'automatisation. « Comme nous apportons l'automatisation pour effectuer un grand nombre de tâches banales et dangereuses, et pour être plus sûrs, nos opérateurs sont le plus grand atout que nous avons et ils font les meilleurs formateurs pour votre prochaine génération d'employés », explique Carlisle.

Permet des sélections de précision dans les bacs profonds

« ActiNav peut choisir directement dans un bac, et peu importe l'orientation des pièces », explique Nate Wells, responsable du groupe de maintenance chez Allied Moulded. Le capteur haute résolution et la correspondance CAO d'ActiNav permettent des prises de haute précision même dans des bacs encombrés et profonds. Le module de mouvement autonome du kit ActiNav sélectionne une pose de robot qui garantit que la pièce est placée de la même manière dans un luminaire à chaque fois, offrant un placement précis et orienté vers la pièce

Fonctionne pendant tout le quart de travail

« ActiNav fonctionne à peu près pendant tous les quarts de travail pour lesquels nous avons des pièces disponibles », explique Tom Carlisle, responsable du service de soutien à la fabrication chez Allied Moulded. « Disons que vous avez une commande de 10 000 pièces, elle fonctionnerait pendant cette période. »

Programmation intuitive

Programmation ActiNav est intuitif et facile grâce à l'intégration complète avec le pendentif d'enseignement UR. Effectuer des ajustements « a pris dix minutes », explique Nate Wells, responsable du groupe de maintenance chez Allied Moulded. « C'est de loin la programmation la plus facile que j'ai jamais faite. » ActiNav a remporté la médaille d'or dans la catégorie Automatisation industrielle aux LEAP Awards 2020. Les prix LEAP (Leadership in Engineering Achievement Program) récompensent les produits les plus innovants et avant-gardistes au service de l'espace de l'ingénierie de conception.