Les cobots de soudage offrent une augmentation de l'efficacité de 40 %
En bref
T&W Stamping dans l'Ohio souhaitait automatiser l'une des parties les plus exigeantes en main-d' œuvre de son processus de fabrication de métaux : l'entretien des soudeurs résistifs. Il s'agit d'une application délicate à automatiser en raison de l'impulsion électromagnétique de l'équipement de soudage qui élimine les servomoteurs des robots. La société a résolu le problème avec un cobot UR5 qui s'est autofinancé en moins de quatre mois, offrant une augmentation de 40 %de l'efficacité et libérant trois fonctions d'opérateur.
La transformation de l'entreprise
« Utiliser des robots collaboratifs pour tendre les soudeurs résistifs ? À notre connaissance, ce n'était pas quelque chose que quiconque dans l'industrie avait fait auparavant », déclare Juan Rodriguez, directeur de l'automatisation chez Crum Manufacturing, un intégrateur de systèmes certifié d'Universal Robots.
Il travaillait avec T&W Stamping à Youngstown, dans l'Ohio, un fabricant sous contrat principalement pour le marché des camions lourds qui avait besoin d'une solution d'automatisation fiable. « Nous venions de recevoir un contrat d'un de nos grands clients pour fabriquer des supports de groupe motopropulseur », explique Craig Sivak, vice-président exécutif et directeur général de T&W Stamping. « Le volume n'était pas énorme - environ 40 000 pièces par an - mais chaque pièce a huit écrous de soudure, ce qui représente 320 000 soudures que nous aurions autrement à faire manuellement. » Sivak et son équipe ont décidé d'enquêter pour savoir si les robots collaboratifs pouvaient gérer la tâche. « Avec un cobot, nous pouvions conserver notre disposition existante car nous n'avions pas besoin de protection supplémentaire autour du cobot en raison de son système de sécurité intégré », dit-il.
Bien qu'il soit courant que les grands robots industriels effectuent des soudures résistives, Rodriguez explique pourquoi ce n'est pas une application que les petits robots collaboratifs ont historiquement gérée. « Les soudeurs résistifs déclenchent une impulsion électromagnétique (EMP) qui bloque tout type d'électronique dans un certain rayon. Ce n'est pas un
problème avec les robots traditionnels avec de gros outils de bout de bras à pince en C où le robot est extrêmement loin du point de frappe », dit-il. « Mais avec un petit cobot que vous essayez de bien intégrer dans une cellule existante ? C'est une histoire très différente. »
T&W Stamping
Craig Sivak, Executive Vice President & General Manager, T&W StampingL'avantage que nous voyons de l'installation du robot UR est vraiment la cohérence. Il fait un travail fantastique
Surmonter les obstacles
Crum Manufacturing a surmonté cet obstacle en mettant le robot à la terre et en ajoutant un matériau non métallique à l'outillage de fin de bras sur mesure qui éloignait le robot du soudeur. Pouvoir utiliser des robots collaboratifs pour cette tâche délicate n'était pas la seule découverte agréable chez T&W Stamping. « Alors que nos ingénieurs nous donnaient le devis initial pour le robot universel lui-même, nous avons été stupéfaits par le coût », explique Sivak. « En regardant certains des plus grands robots, ils sont à six chiffres ; nous nous attendions à un nombre beaucoup plus grand. »
Remboursement dans 4 mois
T&W Stamping a été en mesure de mettre en œuvre la cellule entière pour 30 %de moins que ce que l'entreprise aurait dépensé pour huit montages distincts afin de positionner la pièce pour la présenter au soudeur. Le fabricant sous contrat a également libéré trois fonctions d'opérateur, qui effectuent désormais davantage de tâches à valeur ajoutée. « Nous sommes environ 40 % plus efficaces que nous ne l'aurions normalement été », a déclaré Sivak, qui a également effectué les calculs de retour sur investissement. « Lorsque nous avons pris en compte les économies de coûts que nous n'avions pas dans les autres installations et, plus important encore, le dollar de main-d' œuvre et les avantages sociaux économisés avec moins d'opérateurs, le remboursement a été inférieur à quatre mois. »
Vision-guidage assure des soudures exactes
« Le cobot UR prend la pièce directement sur le point de référence, ce qui est très important car c'est le montage de la pièce elle-même », explique Sivak. « Une fois que le robot UR a ramassé la pièce, il sait exactement où se trouve chaque emplacement de trou. »
La sélection des pièces est guidée par une caméra de vision de Cognex au-dessus du convoyeur. Avec ce guidage, l'UR5 place la pièce dans le premier des deux soudeurs résistifs, qui effectue les quatre premières soudures au fur et à mesure que les écrous de soudure sont placés sur la pièce par un chargeur d'écrous vibratoire. Une fois les quatre premières soudures effectuées, l'UR5 fait pivoter le support et le déplace vers le deuxième soudeur qui termine les quatre dernières soudures. Le cycle de 52 secondes se termine lorsque l'UR5 déplace la pièce vers une deuxième caméra Cognex au-dessus du convoyeur de sortie qui vérifie que la pièce possède les huit écrous soudés, qu'ils sont dans une position correcte et qu'ils ont tous un filetage.
Cohérence du produit avec zéro temps d'arrêt
T&W Stamping effectue des quarts de travail de huit heures, cinq jours par semaine. L'UR5 fonctionne généralement à 60 %de sa capacité et est en service depuis plus de deux ans. « L'avantage que nous voyons de l'installation du robot UR est vraiment la cohérence. Il fait un travail fantastique », explique Sivak. « Nous n'avons rencontré aucun problème de production ni de temps d'arrêt. Si nous n'avions pas le robot, il y aurait quatre opérateurs dans cette cellule gérant les huit fixations pour obtenir les écrous soudés sur cette partie. « Maintenant, un seul opérateur est nécessaire pour s'occuper de la cellule. L'opérateur, qui n'avait aucune expérience en robotique, a suivi une formation de trois jours sur l'utilisation et la programmation de l'UR5 et est maintenant en charge de l'inspection des produits et des opérations du cobot.
Redynamiser une technologie vieille de 30 ans
Le développement de la cellule robotisée pour T&W est une réalisation que Juan Rodriguez n'hésite pas à appeler un homerun. « Ces soudeurs résistifs ont plus de 30 ans. Pouvoir trouver un moyen de les interfacer avec une toute nouvelle technologie de cobot est une grande victoire pour nous et pour l'entreprise », dit-il. « Nous verrons certainement plus d'intégration d'Universal Robots avec des soudeurs résistifs et avec des équipements de soudage. »
Possibilités d'automatisation futures
T&W Stamping a maintenant commencé à examiner de nouvelles tâches que les cobots pourraient gérer. « Nous produisons des bacs à huile dans lesquels des composants sont soudés par résistance. En raison de la taille et de la configuration de la pièce, il serait très difficile de l'automatiser avec des soudeurs par résistance », explique Sivak qui se penche plutôt sur le soudage MIG. « Notre intention est d'utiliser un robot UR pour fixer les composants dans la pièce, ainsi que de mettre une torche sur l'un et de faire le soudage MIG avec cela », explique-t-il. « Ce sera un nouveau processus pour le robot par opposition à ce qu'il fait aujourd'hui, car il effectuera lui-même la soudure. »
Défis d'automatisation résolus :
Possibilité d'interfacer avec les anciens soudeurs résistifs Aucune modification de l'agencement du sol existant Obtention d'une qualité de produit de 100 % Zéro maintenance sans temps d'arrêt ni interruptions de la ligne Application à l'épreuve du futur, permettant des changements dans l'inspection des constructions du moteur
Facteurs clés de valeur :
4 mois de roi Programmation facile Collaboration et sécurité Qualité et cohérence des produits
Tâches résolues par des robots collaboratifs :
Prélever et placer sur les convoyeurs d'entrée et de sortie, en s'occupant des soudeurs résistifs
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