I cobot gestiscono il Bin-Picking autonomo

Allied Moulded Products Inc.

In breve

Allied Moulded è un'operazione di stampaggio a servizio completo che produce scatole e involucri elettrici non metallici. Di fronte a sfide significative dovute alla carenza di manodopera, l'azienda con sede in Ohio ha scelto il nuovo sistema ActiNav di Universal Robots per automatizzare un'importante applicazione di raccolta differenziata. L'implementazione ha consentito ad Allied Moulded di ridurre le spese per gli straordinari, spostare i lavoratori esistenti verso compiti più ergonomici e migliorare la coerenza nel processo di produzione.

Come molte aziende che operano nel settore manifatturiero dell'Ohio, Allied ha affrontato sfide nel ricoprire posizioni aperte a causa delle difficili condizioni del mercato del lavoro. Allo stesso tempo, l'azienda voleva migliorare la sicurezza dei lavoratori eliminando le attività di raccolta differenziata ripetitive ed ergonomicamente ostili. Il miglioramento della qualità è stato anche un fattore motivante nella decisione di esplorare l'automazione, spiega il responsabile del reparto di supporto alla produzione, Tom Carlisle: "Quando si cerca l'automazione si cerca la ripetitività. Hai un migliore controllo sulla tua qualità se hai più coerenza con le macchine di carico e scarico."

L'uso del lavoro manuale nelle applicazioni di raccolta differenziata produce risultati incoerenti, aggiunge il tecnico dell'ingegnere di produzione, Nate Gilbert: "Una delle maggiori sfide con il lavoro manuale è che si stancano e verso la fine della giornata, la produzione diminuirà; mentre con un robot, puoi sempre contare su una produzione costante."

La sfida La

pandemia di COVID-19 ha aggiunto un altro livello di preoccupazione per quanto riguarda la forza lavoro manuale dell'azienda. "Potremmo rischiare che il personale dedicato non sia qui in qualsiasi momento per motivi al di fuori del loro controllo", afferma Carlisle. "Quindi avevamo bisogno di un modo per mantenere in esecuzione quei processi."

Quando Allied ha studiato per la prima volta l'automazione del bin-picking, la tecnologia "non era proprio dove avevamo bisogno che fosse", afferma Gilbert: "La guardia era troppo invadente e ciò avrebbe reso difficile quando avremmo avuto bisogno di un operatore in quell' area. Lo spazio qui ad Allied è già piuttosto limitato e il pensiero di dover mettere più guardie per ospitare un robot è stata una delle cose che ci ha trattenuto inizialmente; ma con i robot collaborativi al sicuro intorno ai dipendenti, abbiamo ritenuto che fosse un'ottima strada da percorrere".

Allied Moulded Products Inc.

Settore Plastic and Polymers

Paese United States

Numero di dipendenti 100-500

Cobot utilizzati UR10

Guarda come il cobot UR10e gestisce il bin picking autonomo, a lungo considerato "il santo graal della robotica"

La soluzione

L'interesse di Allied Moulded per i robot collaborativi – o cobots – è stato innescato in seguito a un viaggio in una fabbrica vicina che aveva implementato con successo cobots di Universal Robots (UR).

Allied ha poi visto UR a una fiera che alla fine ha portato all'implementazione del pluripremiato kit autonomo di bin-picking di UR, una soluzione di bin-picking flessibile, facile da usare e automatizzata che gestisce in modo sincrono l'elaborazione della visione, la pianificazione del movimento senza collisioni e il controllo autonomo del robot in tempo reale.

"ActiNav è stato il primo sistema che eravamo fiduciosi di poter ottenere nello spazio disponibile senza creare un sacco di ostacoli aggiuntivi. Proprio la semplicità di prelevare le parti dal cassone e sul trasportatore è ciò che stavamo davvero cercando e ActiNav sembrava soddisfare tale domanda", afferma Gilbert, rilevando che ActiNav costituisce un importante miglioramento per gli alimentatori vibranti che vengono spesso utilizzati per il posizionamento delle parti.

Facilità di programmazione e implementazione

Mentre Allied Moulded aveva esperienza con l'automazione tradizionale, l'implementazione di un cobot era "un'esperienza nuova di zecca", afferma il responsabile del gruppo di manutenzione, Nathan Wells: "È stato davvero emozionante vedere qualcosa che non aveva bisogno di essere ingabbiato e che potevo andare in giro mentre stava facendo il suo lavoro. Quando si trattava di programmazione, questo era probabilmente uno dei robot più facili che abbia mai dovuto programmare. Non devi davvero avere numeri specifici da inserire, o qualcosa del genere; devi solo spostarlo in posizione, premere alcuni pulsanti ed ecco, ecco il programma."

Processo di alimentazione dati e insegnamento bin

Fornire ad ActiNav i dati per il riconoscimento delle parti è un processo altrettanto indolore, afferma Wells: "Abbiamo utilizzato un file CAD del prodotto, lo abbiamo caricato in ActiNav e lo ha preso e utilizzato per registrare le parti fuori dal cestino. È stato molto facile caricarlo. Basta metterlo su una chiavetta USB e collegarlo al controller."

Nel frattempo, insegnare al cestino era anche molto semplice: "Tocciamo semplicemente il robot su ogni parte del cestino. Ne fai alcuni punti e ActiNav impara il cestino stesso. Direi che dopo il primo giorno di installazione, ci è voluto forse un turno per imparare come fare effettivamente la programmazione, e dopo siamo stati bravi da soli".

Proprio la sua semplicità, prelevare le parti dal cassone e sul trasportatore è ciò che stavamo davvero cercando.

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

Il ciclo di bin-picking

Il processo inizia con gli operatori di magazzino che scaricano una cassa piena di parti in un cassone. Una volta attivato, il cassone si inclina per scaricare le sue parti nel cassone ActiNav. ActiNav preleva una parte – in questo caso, un alloggiamento per scatola di derivazione elettrica in fibra di vetro estrusa – e la posiziona in modo corretto su un trasportatore stretto e binario.

Il corretto posizionamento è fondamentale spiega Carlisle: “Il pezzo deve essere posizionato in un ordine particolare sulla macchina a causa delle operazioni secondarie che la macchina esegue. Se la parte è posizionata in modo errato, dovresti rifiutarla, quindi hai perso tutta la manodopera e i materiali di quella parte" Il trasportatore porta le parti in una piccola cella di lavoro a gabbia che ha una tavola rotante con più stazioni. In ogni stazione, è presente un elemento di fabbricazione che viene applicato alla tazza ed eventualmente è presente un trasportatore esterno che scarica le parti finite in un contenitore di grandi dimensioni. Lungo la strada, osserva Carlisle, ActiNav deve prendere alcune decisioni in modo autonomo: quale parte scegliere, come posizionarla nell'orientamento corretto e come identificare le parti errate, metterle da parte e continuare con il suo compito principale.

Se il cestino viene mantenuto pieno, ActiNav può andare avanti tutto il giorno senza l'intervento dell'operatore, afferma Gilbert: "Sono rimasto piuttosto colpito dalla capacità del robot di prelevare le nostre parti dal cestino, indipendentemente dall'orientamento, e posizionarle correttamente sulla macchina. Un compito del genere è di solito piuttosto difficile da svolgere per un robot. Siamo abbastanza fiduciosi che un operatore lo faccia; ma far sì che il robot lo faccia e non debba usare manodopera diretta in quella situazione è stato un grande vantaggio".

L'automazione senza recinzioni consente la collaborazione uomo-robot

L'automazione tradizionale richiede tappetini, recinzioni e recinzioni per proteggere i lavoratori da potenziali infortuni, ma ciò può comportare la necessità di gabbie "delle dimensioni di un ufficio" per automatizzare alcune attività, osserva Carlisle, mentre i cobots sono progettati per operare in prossimità delle persone: "Questo ti consente di avere flessibilità su dove posizionare il robot [e] ti consente di interagire con esso: se c'è difficoltà e devi eliminare un errore, non c'è una grande procedura che devi seguire per ottenere l'accesso. E lo rende più accettabile per le persone sul pavimento perché non sembra loro inaccessibile; è proprio lì all'aperto".

La tartaruga e la lepre

ActiNav non fa pause pranzo, sigaretta o bagno e si presenta sempre al lavoro, osserva Carlisle: "È come la tartaruga e la lepre. ActiNav è coerente. È sempre lì, a mettere la parte. Un operatore umano può essere più veloce, ma la loro consistenza può essere influenzata dalla necessità di fare delle pause. Alla fine della giornata, la quantità totale di prodotto dovrebbe essere la stessa, se non migliore, con ActiNav rispetto a un operatore umano; ma senza la fatica e la destrezza manuale di muoversi continuamente." L'implementazione di ActiNav ha consentito agli operatori di Allied Moulded di migliorare le proprie competenze, diventando formatori e mentori del sistema e contribuendo con idee di progettazione per futuri progetti di automazione. "Poiché introduciamo l'automazione per svolgere molte delle attività banali e non sicure e per essere più sicuri, i nostri operatori sono la più grande risorsa che abbiamo e sono i migliori formatori per la prossima generazione di dipendenti", afferma Carlisle.

Abilita prelievi accurati in cestini profondi

"ActiNav può scegliere direttamente da un cestino e non importa dove sono orientate le parti", afferma Nate Wells, responsabile del gruppo di manutenzione di Allied Moulded. Il sensore ad alta risoluzione di ActiNav e la corrispondenza CAD consentono prelievi ad alta precisione anche in contenitori ingombranti e profondi. Il modulo di movimento autonomo del kit ActiNav seleziona una posa del robot che garantisce che la parte sia posizionata nello stesso modo in un dispositivo ogni volta, fornendo un prelievo accurato e un posizionamento orientato alla parte

Corse per tutto il turno

"ActiNav funziona praticamente per tutti i turni in cui abbiamo parti disponibili per l'esecuzione", afferma Tom Carlisle, responsabile del reparto di supporto alla produzione di Allied Moulded. "Supponiamo che tu abbia un ordine di 10.000 parti, funzionerebbe per quel periodo di tempo."

Programmazione intuitiva

La programmazione di ActiNav è intuitiva e facile grazie alla piena integrazione con il pendente UR Teach. Effettuare le regolazioni "ha richiesto tutti i dieci minuti", afferma Nate Wells, responsabile del gruppo di manutenzione presso Allied Moulded. “Questa è di gran lunga la programmazione più semplice che abbia mai fatto." ActiNav ha vinto l'oro nella categoria Automazione industriale ai LEAP Awards 2020. I premi LEAP (Leadership in Engineering Achievement Program) celebrano i prodotti più innovativi e lungimiranti al servizio dello spazio dell'ingegneria di progettazione.