Combinando robôs colaborativos com equipamentos existentes para máxima capacidade de carga e segurança

Toyota Industries Corporation

Em suma

Na fábrica de Tōchita (Fábrica 703) na cidade de Handa (Japão), a Toyota Industries Corporation está implementando melhorias para tornar a fábrica mais atraente para os futuros trabalhadores. Uma dessas iniciativas se concentra em automatizar o processo de entrada de matéria-prima. Ao combinar robôs colaborativos com um balanceador existente, a empresa desenvolveu uma solução para o manuseio de materiais pesados. Isso reduziu tanto o número de horas de trabalho quanto a carga do levantamento manual.

Enfrentar os desafios do manuseio manual de materiais pesados

Anteriormente, as matérias-primas eram manuseadas manualmente usando equipamentos de elevação e guinchos, mas as matérias-primas eram pesadas e havia riscos associados à queda delas. Além disso, os operadores eram frequentemente chamados de locais distantes para realizar tarefas em intervalos irregulares, o que era uma tarefa tediosa.

Toyota Industries Corporation

Indústria Automotive

País Japan

Number of employees 1920 (Tōchita Plant)

Cobot usado UR10e

Principais impulsionadores de valor:

Melhoria da segurança do trabalhador, reduzindo o levantamento manual e mitigando os riscos com recursos de segurança inteligentes (modo de força, scanners de segurança, cercas mínimas)

Eficiência operacional através de horas de trabalho reduzidas e manuseio de materiais mais consistente

Automação escalável obtida pela combinação de cobots com equipamentos existentes, permitindo expansão e experimentação graduais

Tarefas resolvidas por robôs colaborativos:

Manuseio e entrada de matérias-primas pesadas usando controle de força coordenado e integração de balanceador

Escolha aleatória de uma pilha a granel com a ajuda de um sistema de visão

Inserção guiada de gabaritos em materiais usando o modo de força para um movimento suave e adaptativo

Desafios de automação resolvidos:

Equilibrar a oscilação da carga ao combinar braços do robô com balanceadores em uma configuração física complexa

Gestão de flutuação de empuxo, evitando paradas de proteção durante o movimento usando o modo de força

Segurança em um espaço compacto, usando uma configuração de pegada mínima com scanners a laser e cercas estratégicas para manter áreas abertas sem comprometer a proteção do trabalhador

Como eles fizeram isso

Entrada de material mais inteligente: combinação de sistemas de visão, cobots e balanceadores

Ao automatizar o processo de entrada de material, a solução foi combinar os produtos existentes de forma inovadora. Especificamente, eles desafiaram o uso de um robô colaborativo assistido por um balanceador. Depois de considerar várias combinações para atender ao tempo de ciclo necessário e outros critérios, eles alcançaram seu objetivo combinando um mecanismo de braço rígido com um robô UR. Além disso, o sistema combinado com o balanceador levou a um problema com a oscilação do servo devido ao ambiente único do braço do robô, do gabarito e da massa da matéria-prima. No entanto, com o robô UR, a carga, o centro de gravidade e a inércia podem ser definidos arbitrariamente e, otimizando configurações como velocidade e aceleração, o problema foi resolvido. Uma vez que as matérias-primas estão em uma pilha a granel, a colheita aleatória era necessária. Para este projeto, trabalharam com um parceiro para construir um sistema de câmara de visão.

Usando o modo de força para estabilizar o empuxo durante o manuseio de materiais

Satoshi Ishihara, Líder de Trabalho da Divisão de Motores, Departamento de Engenharia de Produção, Escritório de Desenvolvimento, Toyota Industries Corporation, discute os benefícios do robô UR: "Ao usar um balanceador para realizar o manuseio de materiais, ocorrem flutuações de empuxo e, no modo de controle de posição normal, há um risco de parada de proteção. No entanto, ao utilizar o modo de força ativado pelo sensor de força incorporado no robô UR, conseguimos direcionar o impulso numa direção especificada, o que permitiu um manuseamento suave do material."

O modo de força também é utilizado em outras áreas além do manuseio de materiais. "Ao recolher matérias-primas, usamos o modo de força para guiar o gabarito do robô para as matérias-primas enquanto executamos movimentos coordenados. O modo de força é usado extensivamente." Para avaliação de risco, cercas de segurança e scanners a laser de segurança são usados em conjunto para reduzir os riscos. Para evitar que as mãos dos trabalhadores cheguem sob cargas suspensas, uma cerca é instalada. Uma área não vedada é criada para facilitar o fornecimento de material suave, e um scanner a laser de segurança é colocado no chão para parar o sistema (parada preventiva) se alguém entrar na área.

Eficiente e seguro: a automação compacta oferece resultados sólidos

“O efeito da automação tem sido significativo. Ao automatizar o processo de entrada de matéria-prima, reduzimos com sucesso as horas de trabalho e agora podemos considerar várias combinações", diz Hideki Yamada, Gerente de Seção, Seção de Processamento, Departamento de Fabricação 2, Divisão de Motores, Toyota Industries Corporation.

Yamada continua: "Sempre que introduzimos equipamentos automatizados, as cercas de segurança e outras instalações tendem a ficar maiores, mas com esse sistema, ele é compacto e, ao mesmo tempo, garante segurança, por isso gostamos muito dele".

Robôs colaborativos permitem escalonamento gradual de processos de automação

Além de expandir o processo automatizado na área de manuseio de matérias-primas, a Toyota Industries Corporation está considerando automatizar outros processos, como elevação de motores e processos baseados em transportadores. Depois de introduzir robôs colaborativos, Tatsuya Shimizu, Líder do Grupo, Divisão de Motores, Departamento de Engenharia de Produção, Escritório de Desenvolvimento, comenta: "Se você decidir sobre uma resposta imediatamente, leva tempo para encontrar a solução. Ao introduzir um robô colaborativo primeiro, aprender enquanto o usa e expandir gradualmente suas aplicações, a automação pode progredir."

Ao introduzir um robô colaborativo primeiro, aprender ao usá-lo e expandir gradualmente suas aplicações, a automação pode progredir.

Tatsuya Shimizu, Group Leader, Engine Division, Production Engineering Department, Development Office

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