La flotta presidenziale di cobots UR10 ottimizza la produzione

Thyssenkrupp Bilstein

In breve

Nove robot collaborativi UR10 schierati nello stabilimento del produttore a Hamilton, nell'Ohio, hanno aperto nuove strade di crescita per l'azienda che produce soluzioni di sospensione ad alta tecnologia per l'industria automobilistica. Automatizzando attività difficili da gestire come la manutenzione della macchina, il montaggio e l'ispezione del prodotto, i cobots ottimizzano la produzione e forniscono un ambiente di lavoro migliore. Ciò ha consentito a Thyssenkrupp Bilstein's di espandere la propria attività senza fare affidamento sull'assunzione di ulteriori lavoratori in un'area a bassa disoccupazione. I piani di lancio futuri includono altri 40 cobots UR.

La sfida

che ThyssenKrupp Bilstein si è trovata ad affrontare è stata un aumento delle richieste dei clienti combinato con requisiti di prodotto in rapida evoluzione. L'azienda aveva bisogno di mantenere i propri processi produttivi snelli e flessibili e non poteva crescere al ritmo desiderato semplicemente assumendo più persone. Il produttore si era anche impegnato con la sua forza lavoro esistente a ridurre le attività ergonomicamente sfavorevoli.

Thyssenkrupp Bilstein

Settore Automotive and Subcontractors

Paese North America

Numero di dipendenti 100-500

Cobot utilizzato UR10

Guarda come nove cobots UR10 - tutti intitolati a presidenti degli Stati Uniti - aiutano Thyssenkrupp Bilstein ad affrontare la carenza di manodopera e ottimizzare la produzione

Come ci sono riusciti

Aldo Albieri, Operations Manager di ThyssenKrupp Bilstein, ha scoperto per la prima volta il potenziale di Universal Robots visitando piccole officine a conduzione familiare in cui produttori con poca o nessuna esperienza di robotica automatizzavano attività anche complesse con i cobots.

"Non hanno usato gabbie di sicurezza e i cobots sono stati posizionati su ruote e spostati da un compito all'altro. È stato allora che le cose sono andate davvero bene", afferma il direttore operativo, che da allora ha supervisionato l'implementazione di un nuovo cobot UR presso la sede di Hamilton di Bilstein ogni due mesi per quasi due anni. Il responsabile delle operazioni non esita a definirla una "rivoluzione" quando descrive il rapido lancio dei bracci robotici collaborativi di Universal Robots in tutto lo stabilimento dell'Ohio. "È successo a un ritmo incredibilmente veloce con noi che ci siamo evoluti rapidamente da tentativi ed errori all'inizio, usando i fornitori per fare l'integrazione della macchina", afferma Albieri, ma si è presto reso conto che l'in-sourcing delle implementazioni di cobot era la strada da percorrere. Il team Industry 4.0 di Albieri che ha gestito le applicazioni cobot ha esaminato altre opzioni, ma afferma: "Abbiamo deciso di collaborare con un tipo di cobot, ed è allora che abbiamo scelto il nostro primo cobot con Universal Robots. Ci siamo resi conto che UR aveva la soluzione più avanzata per un pick-and-place più preciso. Il cobot è facile da mantenere e programmare e presenta il miglior rapporto tra velocità e ripetizione".

Formazione presidenziale

Il gruppo interno Industry 4.0 di Bilstein ha ora implementato nove cobots UR10, il più grande dei modelli UR con una gamma di 51 pollici e un carico utile di 22 libbre. Un decimo UR10 viene utilizzato come modello di test per applicazioni future. "Stiamo progettando di implementare circa altre quaranta applicazioni cobot nella nostra organizzazione", afferma Albieri, spiegando come l'azienda ha ideato il concetto di denominazione per i nuovi colleghi cobot. "Avevamo bisogno di un sistema che potesse essere applicato in sequenza a quarantacinque o cinquanta cobots e abbiamo deciso di divertirci un po' nominandoli come i presidenti degli Stati Uniti", dice con un sorriso. La flotta di cobot ora si estende da George Washington a John Tyler.

I cobot si uniscono nell'applicazione di assemblaggio

Una delle applicazioni più accattivanti dello stabilimento di Hamilton presenta i cobots James Monroe e John Quincy Adams che lavorano in tandem per assemblare gli ammortizzatori Active Damping System (Ads) di ThyssenKrupp. Il ciclo in più fasi inizia con Monroe che raccoglie un tubo interno che alimenta una punzonatrice e poi lo posiziona su un dispositivo di trasferimento dove Adams lo raccoglie e lo carica in una "stazione matrimoniale" dove afferra un tubo esterno, li sposa insieme e li mette sullo scivolo di uscita.

Se ci affidassimo solo all'assunzione di nuove persone, non saremmo mai in grado di espanderci tre volte di più rispetto alle dimensioni originali. I cobots hanno aperto una nuova strada di crescita per noi, mentre siamo stati in grado di mantenere la forza lavoro esistente. Nessun lavoratore perderà il lavoro a causa di un robot.

Aldo Albieri, Operations Manager, Thyssenkrupp Bilstein

I cobot si uniscono nell'applicazione di assemblaggio

Una delle applicazioni più accattivanti dello stabilimento di Hamilton presenta i cobots James Monroe e John Quincy Adams che lavorano in tandem assemblando gli ammortizzatori Active Damping System (Ads) di Thyssenkrupp. Il ciclo in più fasi inizia quando Monroe raccoglie un tubo interno che alimenta una punzonatrice e poi lo posiziona su un dispositivo di trasferimento dove Adams lo raccoglie e lo carica in una "stazione matrimoniale" dove afferra un tubo esterno, li sposa insieme e li mette sullo scivolo di uscita.

Una grande flotta di robot collaborativi schierati nello stabilimento di thyssenkrupp Bilstein a Hamilton, nell'Ohio, migliora e ottimizza l'ambiente di lavoro automatizzando attività difficili da gestire come la manutenzione delle macchine, l'assemblaggio e l'ispezione dei prodotti.

ispezione al 100%

Un altro compito ora automatizzato è l'ispezione della qualità, in cui quattro cobots eseguono l'ispezione del calibro e controllano la crimpatura post-riempimento e l'assemblaggio delle parti finali. "Quando abbiamo fatto il controllo degli indicatori in precedenza, controllavamo due parti ogni una o due ore per assicurarci di essere ancora dove pensavamo, ma ora abbiamo il controllo al 100%", afferma Doug McIe, ingegnere di produzione presso thyssenkrupp Bilstein. Il cobot utilizzato nell'assemblaggio finale è dotato di una telecamera Cognex e si sposta rapidamente tra i punti di ispezione per assicurarsi che tutti i componenti siano nella giusta posizione e che l'etichetta sia applicata correttamente e sia leggibile. "Ogni singola parte che arriva viene controllata e se si guasta, il robot la rifiuta nel processo", spiega McIe.

ROI 10-14 mesi

Da quando Bilstein ha iniziato a portare l'automazione dei cobot in-house, il ROI sui cobots UR è migliorato. "Abbiamo progetti con ROI sia più lunghi che più brevi", afferma Albieri. "Ma la nostra zona di comfort è un periodo di recupero di circa 10-14 mesi per giustificare l'investimento. I cobot hanno sicuramente un ritorno dell'investimento più rapido rispetto ai robot tradizionali."
Liberare la manodopera per lavorare su altre attività svolge un ruolo significativo nel fornire un ROI veloce. "I cobots UR ci hanno dato l'opportunità di crescere, espanderci, creare più posti di lavoro e trasferire le nostre risorse più preziose - le nostre risorse umane - in nuovi progetti, dove il know-how era più necessario", afferma Albieri. "Se ci affidassimo solo all'assunzione di nuove persone, non saremmo mai in grado di espanderci tre volte di più rispetto alle dimensioni originali. I cobots hanno aperto una nuova strada di crescita per noi, mentre siamo stati in grado di mantenere la forza lavoro esistente. Nessun lavoratore perderà il lavoro a causa di un robot."

Nessuna esperienza precedente di robotica

Il team di ingegneri che ha sviluppato le applicazioni cobot non aveva alcuna precedente esperienza nel campo della robotica. "Abbiamo iniziato svolgendo semplici attività di pick-and-place per far girare la palla", afferma McIe. "Il passo successivo è stato capire l'interfaccia con le macchine, è stato un po' più difficile, ma una volta fatto, si è diffuso molto rapidamente e abbiamo iniziato a vedere applicazioni in tutto l'impianto che potevamo quasi copiare e incollare." L'ingegnere di processo Jordan Osterholt spiega come passare attraverso i moduli di formazione gratuiti UR Academy sul sito web di UR sia stato determinante nella fase di sviluppo. "Farei il tour su come programmare il robot e camminerei dritto verso il nostro robot di prova e applicherei ciò che ho imparato", dice.

Test di nuove applicazioni con software UR+

Il robot dimostrativo è su ruote, quindi può essere semplicemente arrotolato sul lato macchina per testare un'attività. "Possiamo collegare il cobot a una normale presa da 110 V e iniziare subito i test", spiega McIe. "Con un robot industriale tradizionale, dovremmo prima praticare dei fori e avvitarlo al pavimento. Questo ci fa risparmiare molto tempo." Oltre a implementare un robot di prova per sviluppare nuove applicazioni, Bilstein utilizza anche il software RoboDK, certificato attraverso la piattaforma UR+ per essere plug-and-play con i cobots UR. "Le simulazioni software ci aiutano davvero a capire se il nostro tempo di ciclo sarà abbastanza accurato da valere la pena prototipare gli strumenti e metterli in circolazione", afferma McIe. "Possiamo mettere lo sforzo sullo schermo del computer e, quando lo consegniamo, è quasi pronto a partire."Il team Industry 4.0 sta ora lavorando all'inversione di due cobots UR10 su un [7th axis range extender] certificato UR+ (https://www.universal-robots.com/plus/products/vention/7th-axis-range-extender-by-vention/) di Vention e sta pianificando di continuare il rapido lancio, introducendo un nuovo cobot in officina ogni due mesi. "Ci sono così tante opportunità là fuori", conclude Albieri. “Il cielo è il limite.”

UR+ prodotti utilizzati:
Software di simulazione e programmazione offline di RoboDK
Cambio utensile automatico QC11 di ATI
Vention's 7th Axis Range Extender.

Nuovo collega cobot

L'operatore E.J. Seck, che era solito occuparsi manualmente di una macchina CNC e di una perforatrice, si diverte con i suoi nuovi colleghi cobot che hanno assunto questi compiti. "Prima dei robot era pazzesco, ma ora il mio lavoro è molto più organizzato", dice. "Posso prendermi il mio tempo e fare i miei controlli di qualità e i miei rapporti di produzione. Non perderò il conto di quanto ho corso perché posso concentrarmi su quello più che correre in cerchio."

Il cobot di John Adams

Il cobot John Adams preleva e posiziona una parte seguita da un'ispezione del manometro. "Prima, controllavamo due parti ogni una o due ore per assicurarci di essere ancora dove pensavamo di essere; ma ora abbiamo un'ispezione al 100%", afferma Doug McIe, ingegnere di produzione presso thyssenkrupp Bilstein

Lavorare in tandem

I cobots di Thomas Jefferson (a sinistra) e Andrew Jackson lavorano in tandem per la transizione di tubi di acciaio appena formati dall'operazione di saldatura al processo di punzonatura.