I cobots di saldatura offrono un aumento dell'efficienza del 40%

T&W Stamping

In breve

T&W Stamping in Ohio voleva automatizzare una delle parti più laboriose del suo processo di fabbricazione dei metalli: la saldatura resistiva. Questa è un'applicazione difficile da automatizzare a causa dell'impulso elettromagnetico dell'apparecchiatura di saldatura che cancella i servomotori dei robot. L'azienda ha risolto il problema con un cobot UR5 che si è ripagato in meno di quattro mesi, offrendo un aumento del 40%dell'efficienza e liberando tre funzioni operatore.

La trasformazione aziendale

"Usare robot collaborativi per tendere saldatrici resistive? Per quanto ne sappiamo, nessuno nel settore l'aveva mai fatto prima", afferma Juan Rodriguez, direttore dell'automazione di Crum Manufacturing, un integratore di sistemi certificato di Universal Robots.

Stava lavorando con T&W Stamping a Youngstown, Ohio, un produttore a contratto principalmente per il mercato dei camion pesanti che aveva bisogno di una soluzione di automazione affidabile. "Avevamo appena ricevuto un contratto da un nostro grande cliente per la produzione di staffe per gruppi motopropulsori", afferma Craig Sivak, Executive Vice President & General Manager, T&W Stamping. "Il volume non era enorme, circa 40.000 parti all'anno, ma ogni parte ha otto dadi di saldatura, quindi sono 320.000 saldature che altrimenti dovremmo fare manualmente." Sivak e il suo team hanno deciso di indagare se i robot collaborativi fossero in grado di gestire il compito. "Con un cobot, potevamo mantenere il nostro layout esistente in quanto non avevamo bisogno di ulteriori protezioni intorno al cobot grazie al suo sistema di sicurezza integrato", afferma.

Mentre è comune per i grandi robot industriali eseguire la saldatura resistiva, Rodriguez spiega perché questa non è un'applicazione che i piccoli robot collaborativi hanno storicamente gestito. “I saldatori resistivi attivano un EMP (impulso elettromagnetico) che cancella qualsiasi tipo di elettronica in un certo raggio. Questo non è un
problema con i robot tradizionali con grandi strumenti di fine braccio con morsetto a C in cui il robot è estremamente lontano dal punto di attacco", dice. "Ma con un piccolo cobot che cerchi di inserire bene in una cella esistente? Questa è una storia molto diversa."

T&W Stamping

Settore Automotive and Subcontractors

Paese North America

Numero di dipendenti 50-100

Cobot utilizzato UR5

Video — T&W Stamping, USA

Il vantaggio che vediamo dall'installazione del robot UR è davvero la coerenza. Fa un lavoro fantastico

Craig Sivak, Executive Vice President & General Manager, T&W Stamping

Superare gli ostacoli

Crum Manufacturing ha superato questo ostacolo mettendo a terra il robot e aggiungendo un materiale non metallico all'utensile da estremità del braccio su misura che ha allontanato il robot dalla saldatrice. Essere in grado di utilizzare i robot collaborativi per questo difficile compito non è stata l'unica piacevole scoperta di T&W Stamping. "Poiché i nostri ingegneri ci hanno fornito la quotazione iniziale per lo stesso Universal Robot, siamo rimasti sbalorditi dal costo", afferma Sivak. "Quando guardiamo alcuni dei robot più grandi, sono a sei cifre; ci aspettavamo un numero molto più grande."

Payback in 4 mesi

T&W Stamping è stata in grado di implementare l'intera cella per il 30% in meno di quanto l'azienda avrebbe speso per otto infissi separati per posizionare il pezzo e presentarlo al saldatore. Il produttore a contratto ha anche liberato tre funzioni di operatore, che ora svolgono più compiti a valore aggiunto. "Siamo vicini al 40% più efficienti di quanto saremmo stati normalmente", ha detto Sivak, che ha anche fatto i calcoli del ROI. "Quando abbiamo preso in considerazione i risparmi sui costi che non avevamo negli altri infissi e, cosa più importante, il dollaro di manodopera e i benefici risparmiati con meno operatori, il rimborso è stato inferiore a quattro mesi".

Vision-guidance assicura saldature esatte

"Il cobot UR raccoglie la parte proprio sul punto di riferimento, il che è molto importante perché è il dispositivo per la parte stessa", spiega Sivak. "Una volta che il robot UR raccoglie la parte, sa esattamente dove si trova ogni foro."

Il prelievo dei pezzi è guidato da una telecamera di visione di Cognex sopra il trasportatore. Con tale guida, l'UR5 posiziona il pezzo nel primo dei due saldatori resistivi, che esegue le prime quattro saldature poiché i dadi di saldatura sono posizionati sul pezzo da un alimentatore di dadi vibranti. Dopo aver eseguito le prime quattro saldature, l'UR5 ruota la staffa e la sposta alla seconda saldatrice che completa le ultime quattro saldature. Il ciclo di 52 secondi si conclude quando l'UR5 sposta il pezzo su una seconda telecamera Cognex sopra il trasportatore in uscita che controlla che il pezzo abbia tutti e otto i dadi di saldatura, che siano in una posizione corretta e che tutti abbiano filettature.

La guida visiva fornita dalle telecamere Cognex installate sui trasportatori in entrata e in uscita garantisce che l'UR5 prelevi ogni staffa direttamente sul punto di riferimento e che ogni saldatura venga eseguita correttamente.

Coerenza del prodotto con zero tempi di fermo

T&W Stamping esegue turni di otto ore, cinque giorni alla settimana. L'UR5 in genere funziona al 60%della capacità ed è in funzione da più di due anni. "Il vantaggio che vediamo dall'installazione del robot UR è davvero la coerenza. Fa un lavoro fantastico", afferma Sivak. "Non abbiamo avuto problemi di produzione o tempi di inattività. Se non avessimo il robot, ci sarebbero quattro operatori in quella cella che gestiscono gli otto dispositivi per ottenere i dadi di saldatura su quella parte." Ora è necessario un solo operatore per prendersi cura della cellula. L'operatore, che non aveva precedenti esperienze di robotica, ha seguito un corso di formazione di tre giorni su come utilizzare e programmare l'UR5 ed è ora responsabile dell'ispezione del prodotto e delle operazioni di cobot.

Rinvigorire una tecnologia vecchia di 30 anni

Sviluppare la cella robotica per T&W è un risultato che Juan Rodriguez non esita a chiamare un homerun. "Questi saldatori resistivi hanno più di 30 anni. Essere in grado di trovare un modo per interfacciarli con la nuovissima tecnologia cobot è una grande vittoria sia per noi che per l'azienda", afferma. "Vedremo sicuramente una maggiore integrazione di Universal Robots con le saldatrici resistive e con le apparecchiature di saldatura."

Opportunità future di automazione

T&W Stamping ha ora iniziato a esaminare nuove attività che i cobots potrebbero gestire. “Produciamo coppe dell'olio con componenti saldati a resistenza. A causa delle dimensioni e della configurazione del pezzo, sarebbe molto difficile automatizzare con saldatrici a resistenza", afferma Sivak che sta invece esaminando la saldatura MIG. "La nostra intenzione è quella di utilizzare un robot UR per fissare i componenti nella parte, oltre a mettere una torcia su uno e fare la saldatura MIG con quello", spiega. "Questo sarà un nuovo processo per il robot rispetto a quello che sta facendo oggi, in quanto eseguirà effettivamente la saldatura stessa".

Sfide di automazione risolte:

Capacità di interfacciarsi con saldatrici resistive legacy

Nessuna modifica al layout del piano esistente

Raggiunta la qualità del prodotto al 100%

Manutenzione zero senza tempi di inattività o interruzioni della linea Applicazione a prova di futuro, che consente modifiche nell'ispezione delle build di motori