Os cobots de soldagem proporcionam um aumento de 40% na eficiência

T&W Stamping

Em suma

A T&W Stamping, em Ohio, queria automatizar uma das partes mais trabalhosas de seu processo de fabricação de metais: o cuidado de soldadores resistivos. Esta é uma aplicação complicada de automatizar devido ao pulso eletromagnético do equipamento de soldagem que destrói os servomotores dos robôs. A empresa resolveu o problema com um cobot UR5 que se pagou em menos de quatro meses, entregando um aumento de 40% na eficiência e liberando três funções de operador.

The business transformation

“Using collaborative robots to tend resistive welders? Até onde sabemos, isso não era algo que ninguém no setor tivesse feito antes”, diz Juan Rodriguez, diretor de automação da Crum Manufacturing, um integrador de sistemas certificado da Universal Robots.

Ele trabalhava com a T&W Stamping em Youngstown, Ohio, um fabricante contratado principalmente para o mercado de caminhões pesados que precisava de uma solução de automação confiável. "Tínhamos acabado de receber um contrato de um grande cliente nosso para fabricar suportes de trem de força", diz Craig Sivak, vice-presidente executivo e gerente geral da T&W Stamping. “O volume não era enorme - cerca de 40.000 peças por ano -, mas cada peça tem oito porcas de solda, então são 320.000 soldas que, de outra forma, teríamos que fazer manualmente." Sivak e a sua equipa decidiram investigar se os robôs colaborativos poderiam lidar com a tarefa. “Com um cobot, poderíamos manter nosso layout existente, pois não precisávamos de proteção adicional em torno do cobot devido ao seu sistema de segurança embutido”, diz ele.

Embora seja comum que grandes robôs industriais realizem soldagem resistiva, Rodriguez explica por que essa não é uma aplicação que pequenos robôs colaborativos tenham historicamente manipulado. “Os soldadores resistivos acionam um EMP (pulso eletromagnético) que apaga qualquer tipo de eletrônica em um determinado raio. Isso não é um
problema com robôs tradicionais com grandes ferramentas de fim de braço C-clamp, onde o robô está extremamente longe do ponto de ataque”, diz ele. “Mas com um pequeno cobot que você tenta encaixar bem numa cela existente? Essa é uma história muito diferente."

T&W Stamping

Indústria Automotive and Subcontractors

País North America

Número de funcionários 50-100

Cobot usado UR5

Vídeo — T&W Stamping, EUA

O benefício que vemos na instalação do robô UR é realmente a consistência. Faz um trabalho fantástico

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

Superação de obstáculos

A Crum Manufacturing superou esse obstáculo aterrando o robô e adicionando um material não metálico à ferramenta de fim de braço personalizada que distanciava o robô do soldador. Ser capaz de usar robôs colaborativos para esta tarefa complicada não foi a única descoberta agradável na T&W Stamping. "Como nossos engenheiros nos deram a cotação inicial para o próprio Universal Robot, ficamos atordoados com o custo", diz Sivak. “Ao olhar para alguns dos robôs maiores, eles são de seis dígitos; esperávamos um número muito maior.”

Payback em 4 meses

A T&W Stamping foi capaz de implementar toda a célula por 30% menos do que a empresa teria gasto em oito acessórios separados para posicionar a peça para apresentá-la ao soldador. O fabricante contratado também liberou três funções de operador, que agora estão fazendo mais tarefas de valor agregado. "Estamos na vizinhança de 40% mais eficientes do que normalmente teríamos sido", disse Sivak, que também fez os cálculos de ROI. “Quando consideramos a economia de custos que não tínhamos nas outras instalações - e mais importante, o dólar trabalhista e os benefícios economizados com menos operadoras - o retorno foi de menos de quatro meses.”

A orientação de visão garante soldas exatas

“O cobot da UR pega a peça diretamente no ponto de referência, o que é muito importante porque está sendo o acessório para a peça em si”, explica Sivak. “Uma vez que o robô UR pega a peça, ele sabe exatamente onde fica cada local do buraco.”

A separação de peças é guiada por uma câmera de visão da Cognex acima do transportador. Com essa orientação, o UR5 coloca a peça no primeiro de dois soldadores resistivos, que realiza as quatro primeiras soldas à medida que as porcas de solda são colocadas na peça por um alimentador vibratório de porcas. Após as quatro primeiras soldas serem executadas, o UR5 gira o suporte e o move para o segundo soldador que completa as quatro soldas finais. O ciclo de 52 segundos termina quando o UR5 move a peça para uma segunda câmera Cognex acima do transportador de saída que verifica se a peça tem todas as oito porcas de solda, se estão na posição correta e se todas têm roscas.

A orientação de visão fornecida pelas câmeras Cognex instaladas sobre os transportadores de entrada e saída garante que o UR5 pegue cada suporte diretamente no ponto de referência e que cada solda seja executada corretamente.

Consistência do produto com tempo de inatividade zero

A T&W Stamping trabalha em turnos de oito horas, cinco dias por semana. O UR5 normalmente opera com 60 por cento de capacidade e está em operação há mais de dois anos. “O benefício que vemos na instalação do robô UR é realmente a consistência. Faz um trabalho fantástico”, diz Sivak. “Não tivemos nenhum problema de produção ou tempo de inatividade com ele. Se não tivéssemos o robô, haveria quatro operadores naquela célula gerenciando os oito acessórios para obter as porcas de solda naquela parte." Agora, apenas um operador é necessário para cuidar da célula. O operador, que não tinha experiência anterior em robótica, fez um curso de treinamento de três dias sobre como operar e programar o UR5 e agora é responsável pela inspeção do produto e pelas operações do cobot.

Tecnologia revigorante de 30 anos

Desenvolver a célula robótica para T&W é uma conquista que Juan Rodriguez não hesita em chamar de homerun. “Esses soldadores resistivos têm mais de 30 anos. Ser capaz de encontrar uma maneira de interagir com a nova tecnologia cobot é uma grande vitória para nós e para a empresa”, diz ele. “Definitivamente veremos mais integração da Universal Robots com soldadores resistivos e com equipamentos de soldagem.”

Oportunidades futuras de automação

A T&W Stamping começou agora a olhar para novas tarefas que os cobots poderiam lidar. “Produzimos panelas de óleo com componentes soldados por resistência. Devido ao tamanho e à configuração da peça, seria muito difícil automatizar com soldadores de resistência”, diz Sivak, que está a olhar para a soldadura MIG. “Nossa intenção é usar um robô UR para fixar os componentes na peça, bem como colocar uma tocha em um e fazer a soldagem MIG com isso”, explica. “Este será um novo processo para o robô, em oposição ao que ele está fazendo hoje, pois ele realmente fará a soldagem em si.”

Desafios de automação resolvidos:

Capacidade de interagir com soldadores resistivos herdados

Nenhuma alteração no layout do piso existente

Atingiu 100%de qualidade do produto

Manutenção zero sem tempo de inatividade ou interrupções da linha Aplicação à prova de futuro, permitindo alterações na inspeção das construções do motor