La solution de prélèvement de bacs prolonge la durée de vie de l'équipement d'une décennie
En bref
PrecisionForm, un leader du marché des petites pièces métalliques personnalisées, a été mis au défi d'automatiser la tâche de prélever des pièces dans des bacs profonds et de les insérer dans une machine CNC. La société a déployé le système ActiNav d'Universal Robots pour un chargement flexible des machines, ce qui leur permet d'accroître leur compétitivité, de surmonter les défis liés à la main-d' œuvre, de responsabiliser leur main-d' œuvre et de prolonger la durée de vie des équipements plus anciens.
Le défi
Quel est le plus grand mal de tête dans l'automatisation d'une tâche ? Comment présenter la pièce au robot. C'est la conclusion à laquelle PrecisionForm est rapidement parvenue lors de l'automatisation de son projet initial : déployer un robot pour prélever les segments de piston et les placer sur un micromètre pour inspection. Comme beaucoup de pièces chez le fabricant sous contrat basé en Pennsylvanie, les anneaux ont été traités par lots et sont arrivés dans de grands bacs, tous mélangés. Pour que le cobot les cueille, un opérateur devait d'abord les disposer en grille sur un plateau.
« Entre 50 et 75 %de notre temps consacré à la mise en service de cette application consistait à déterminer comment le robot choisirait les pièces », explique Alex Corckran, président et chef de la direction de PrecisionForm. « Demander à un opérateur de disposer des pièces pour le cobot était toujours plus rapide que de faire tout le processus d'inspection manuellement – mais ne serait-il pas agréable que le cobot puisse simplement choisir directement dans la poubelle et contourner toute cette étape ? »
PrecisionForm Inc
Recherche de solutions
PrecisionForm a commencé à rechercher des solutions de ramassage de bacs pour son prochain projet ; ramasser des pièces dans des bacs pour le fraisage CNC. La société a contacté un certain nombre de fournisseurs et leur a envoyé des échantillons de pièces pour déterminer s'ils pouvaient être prélevés dans des bacs. « Les réponses ont toujours été Oui : mais… » et les « mais » n'ont jamais été acceptables pour nous », explique Corckran, rappelant que certains systèmes avaient des problèmes avec des pièces de certaines couleurs, d'autres avec des pièces plates, tandis que certains systèmes obligeaient l'ingénieur du fournisseur à sortir et à gérer le passage d'une pièce à l'autre.
Petits volumes, gros problèmes
L'utilisation d'un chargeur à bol pour la présentation des pièces n'était pas une option viable, explique Corckran. « Les mangeoires à bol sont efficaces lorsque vous avez des volumes très élevés et que vous avez la bonne pièce pour le travail. Pour les autres pièces, lorsque vous avez des volumes plus faibles, le passage d'une pièce à l'autre sur un bol d'alimentation est soit impossible, soit tout simplement trop long pour le rendre efficace. Dans de nombreux cas, il est simplement plus facile de demander à une personne de faire ce travail plutôt que de passer au processus d'automatisation. »
Alex Corckran, PrecisionForm CEONous avons 50 à 100 pièces que nous touchons sur une base hebdomadaire pour l'inspection ou les processus secondaires. La grande majorité de ces pièces ne sont pas assez grandes pour justifier d'avoir une solution entièrement automatisée que nous ne pouvons pas facilement basculer entre les pièces.
Solution de prise en bac aléatoire en action
Les échantillons impressionnent
Lorsque Universal Robots (UR) et le distributeur d'UR Applied Controls ont contacté PrecisionForm pour suggérer un test de la solution ActiNav, Corckran était sceptique : « Nous pensions que ce serait la même chose que toutes les autres solutions de ramassage de poubelles, où nous leur envoyons une pièce et des semaines plus tard, ils nous envoient un ‘Mais. « » Néanmoins, PrecisionForm a envoyé à l'équipe ActiNav des échantillons de pièces ainsi que des dessins CAO et des modèles 3D. « Nous avons été choqués », dit Corckran. « Nous leur avons envoyé deux pièces, dont une avec une très petite surface plane qui ne repose jamais correctement dans la poubelle et dans les 24 heures, ils nous avaient envoyé trois vidéos de démonstration d'ActiNav ramassant réellement les pièces dans une poubelle. »
Un choix d'automatisation simple
PrecisionForm possédait déjà un UR3 et un cobot UR5 d'Universal Robots ; l'UR3 gère le processus d'inspection initiale des segments de piston et l'UR5 charge et décharge les pièces dans une presse à freins. S'appuyant sur ses expériences positives avec les cobots d'Universal Robots et les résultats impressionnants des premiers échantillons de ramassage de bacs, PrecisionForm a décidé d'acheter un UR5 supplémentaire équipé de la solution ActiNav et de le déployer pour une tâche très simple et à portée de main ; ramasser des pièces d'armes à feu dans un bac et dans une machine CNC. La tâche a un temps de cycle de 90 secondes et nécessite un opérateur à temps plein pour s'en occuper, ce qui en fait une tâche parfaite à automatiser.
Un processus de configuration rapide
La mise en place et le déploiement du système ont peut-être pris une journée, explique Dan Vazquez, ingénieur en automatisation industrielle chez PrecisionForm :
« La première étape consiste à définir l'environnement et à calibrer les capteurs, ce qui est très simple. Vous faites glisser le bras du robot vers les points où vous souhaitez placer des objets de l'environnement et une fois que vous avez défini ces points, le robot planifie de manière autonome ses trajectoires en fonction de ces informations », explique Dan Vazquez, ingénieur en automatisation industrielle chez PrecisionForm. Ensuite, le cobot a simplement été alimenté par un fichier CAO de la pièce à prélever. « ActiNav sera en mesure d'identifier la pièce dans le bac, ainsi que sa position sur l'effecteur final, tout en planifiant de manière autonome d'autres mouvements », explique-t-il, ajoutant que PrecisionForm a mis en place deux stations de reprise dans le cycle où les pièces sont placées pour optimiser le temps de cycle et donner au cobot le bon angle pour choisir la pièce pour le placement final.
Autonomise les travailleurs, résout les problèmes de main-d' œuvre
PrecisionForm ne peut pas être compétitif au niveau international depuis Lititz, en Pennsylvanie, avec un opérateur exécutant une machine à la fois, dit Corckran : « Nous avons beaucoup de travailleurs très qualifiés. Beaucoup de ces tâches très répétitives sont intermittentes, nous devons donc souvent prendre une personne hautement qualifiée et la mettre sur une tâche très répétitive, et ce n'est pas bon pour le moral, et ce n'est pas rentable non plus. « Après le déploiement du cobot, les opérateurs peuvent faire fonctionner trois ou quatre machines à la fois, ce qui permet à l'entreprise de rester compétitive et de surmonter les défis liés aux exigences intermittentes en matière de main-d' œuvre temporaire. Selon l'expérience de Corckran, lorsque le travail temporaire est nécessaire pour assumer des tâches intermittentes, trouver « des gens bons et qualifiés pour se présenter régulièrement lorsque vous en avez besoin » est un défi. Le cobot résout ce problème.
Une durée de vie plus longue pour les équipements existants
L'usine de fabrication de PrecisionForm combine les « équipements CNC les plus récents et les plus performants » avec « des équipements vieux de 30 ans qui sont toujours très efficaces dans leur travail », explique Corckran. La possibilité d'implémenter ActiNav sur des équipements plus anciens n'a pas seulement le retour sur investissement évident de remplacer un opérateur ou de permettre à un seul opérateur d'utiliser quatre machines, explique Corckran, elle permet aux entreprises de repenser si cet équipement doit être remplacé ou non : « Par exemple, nous avons des machines qui produisent des pièces à très grand volume, des millions par an. À un moment donné, ces machines s'usent et cessent de produire 100 %, soit 99,999 %de bonnes pièces. Dans l'ancienne réalité, nous devions remplacer cette machine pour rester compétitifs », dit-il, avant de poursuivre : « Cependant, si nous pouvons mettre en œuvre ActiNav à côté de cette machine et inspecter le 1 %des pièces défectueuses, nous venons de prendre un équipement d'un million de dollars, d'y ajouter une solution très peu coûteuse et d'en tirer potentiellement dix ans de plus. »
Améliorer la production quotidienne
Les tolérances des pièces fabriquées chez PrecisionForm sont extrêmement strictes et les clients scrutent chaque pièce. Afin de maintenir la production des anciens équipements de l'entreprise au niveau attendu par les clients, les opérateurs s'arrêtent une fois par heure pendant dix à quinze minutes et effectuent une inspection complète de la pièce et de la matrice. « Cela représente jusqu'à 15 à 20 %de la production quotidienne perdue, que nous pouvons maintenant récupérer à l'aide d'ActiNav », conclut Corckran, ajoutant que dans les futurs scénarios d'application, PrecisionForm envisage également d'utiliser un système ActiNav supplémentaire sur sa première application d'inspection des segments de piston, éliminant ainsi les plateaux à chargement manuel.
Défis d'automatisation résolus :
Choisit avec succès des pièces dans des bacs profonds Élimination des défis liés à la présentation des pièces Remplacement des tâches manuelles répétitives par une automatisation sûre et collaborative Déployé sur des équipements hérités Adapté au déploiement sur des applications supplémentaires
Facteurs clés de valeur :
Capacités flexibles de chargement de la machine et de ramassage des bacs Amélioration des processus d'inspection Les employés se sont libérés pour des tâches à plus forte valeur ajoutée Prolonger la durée de vie des équipements existants Faible encombrement Collaboratif, sûr et facile à programmer
Tâches résolues par des robots collaboratifs :
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