Kom Igång

Cobots hanterar autonom plockning av behållare

Allied Moulded Products Inc.

I korthet

Allied Moulded är en fullservice gjutningsoperation som tillverkar icke-metalliska elektriska lådor och höljen. På grund av betydande utmaningar på grund av brist på arbetskraft valde det Ohio-baserade företaget Universal Robots nya ActiNav-system för att automatisera en viktig applikationsplockning. Driftsättningen gjorde det möjligt för Allied Moulded att minska övertidskostnaderna, flytta befintliga arbetstagare till mer ergonomiska uppgifter och förbättra enhetligheten i produktionsprocessen.

Liksom många företag som är verksamma i Ohios tillverkningssektor har Allied ställts inför utmaningar med att fylla öppna positioner på grund av svåra arbetsmarknadsförhållanden. Samtidigt ville företaget förbättra arbetarnas säkerhet genom att eliminera repetitiva och ergonomiskt ovänliga papperskorgsplockningsuppgifter. Kvalitetsförbättring var också en motiverande faktor i beslutet att utforska automatisering, förklarar Tom Carlisle, chef för tillverkningsavdelningen: "När du letar efter automatisering letar du efter repetitivitet. Du har bättre kontroll över din kvalitet om du är mer konsekvent med lastnings- och lossningsmaskiner."

Att använda manuellt arbete på papperskorgen-plockningstillämpningar ger inkonsekventa resultat, tillägger tillverkningsingenjörstekniker, Nate Gilbert: "En av de största utmaningarna med manuellt arbete är att de blir trötta och mot slutet av dagen skulle produktionen gå ner; medan med en robot kan du alltid räkna med en konsekvent produktion.”

Utmaningen

COVID-19-pandemin gav ytterligare ett lager av oro över företagets manuella arbetskraft. "Vi kan riskera att engagerad personal när som helst inte skulle vara här av skäl utanför deras kontroll", säger Carlisle. "Så vi behövde ett sätt att hålla dessa processer igång."

När de allierade först undersökte automatisering av bin-picking var tekniken "bara inte där vi behövde den", säger Gilbert: "Bevakningen var för påträngande, och det skulle göra det svårt när vi behövde ha en operatör i det området. Golvytan här på Allied är ganska begränsad redan, och tanken på att behöva sätta upp mer bevakning för att rymma en robot var en av de saker som höll oss tillbaka från början; men med samarbetande robotar som var säkra runt anställda kände vi att det var ett bra sätt att gå."

Allied Moulded Products Inc.

Industri Plastic and Polymers

Land United States

Antal anställda 100-500

Cobots använda UR10

Se hur UR10e cobot hanterar autonom soptunnplockning, länge ansedd som "robotteknikens heliga graal"

Lösningen

Allied Mouldeds intresse för samarbetande robotar – eller cobots – väcktes efter en resa till en närliggande fabrik som framgångsrikt hade distribuerat cobots från Universal Robots (UR).

Allied såg sedan UR på en mässa som så småningom ledde till utplaceringen av UR: s prisbelönta autonoma soptunnplockningskit – en flexibel, lättanvänd, automatiserad soptunnplockningslösning som synkront hanterar visionsbearbetning, kollisionsfri rörelseplanering och autonom robotstyrning i realtid.

"ActiNav var det första systemet vi var säkra på att vi kunde få i det tillgängliga utrymmet utan att skapa en massa extra hinder. Bara enkelheten i att plocka delar ur soptunnan och på transportbandet är vad vi verkligen letade efter, och ActiNav verkade möta den efterfrågan", säger Gilbert och noterar att ActiNav utgör en stor förbättring av de vibrationsmatare som ofta används för delpositionering.

Enkel programmering och distribution

Medan Allied Moulded hade erfarenhet av traditionell automatisering var utplacering av en cobot "en helt ny upplevelse", säger underhållsgruppledaren Nathan Wells: "Det var verkligen spännande att se något som inte behövde hållas i bur och som jag kunde gå runt medan det gjorde sitt jobb. När det gällde programmering var detta förmodligen en av de enklaste robotarna jag någonsin har haft att programmera. Du behöver egentligen inte ha några specifika nummer att lägga in, eller något liknande; du måste bara flytta den på plats, trycka på några knappar och där är du, där är programmet."

Datamatning och bin inlärningsprocess

Att mata ActiNav-data för deligenkänning är en lika smärtfri process, säger Wells: "Vi använde en CAD-fil av produkten, laddade den i ActiNav och det tog det och använde det för att registrera delar ur papperskorgen. Den var mycket lätt att lasta i. Du sätter bara den på en USB och ansluter den till handkontrollen."

Under tiden var det också mycket enkelt att lära ut facket: "Vi rör bara roboten till varje del av facket. Du gör några fläckar av det, och ActiNav lär sig själva papperskorgen. Jag skulle säga att efter den första dagen av installationen tog det kanske ett skift för att lära sig att faktiskt göra programmeringen, och efter det var vi bra på egen hand."

Bara enkelheten i det, att plocka delar ur soptunnan och på transportbandet är vad vi verkligen letade efter.

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

Papperskorgsplockningscykeln

Processen börjar med att lagerhanterare lastar av en full låda med delar i en container. När den har aktiverats lutar containern för att dumpa sina delar i ActiNav-facket. ActiNav plockar upp en del – i detta fall ett extruderat elektriskt kopplingsdoshus av glasfiber – och placerar den i rätt orientering på en smal, räckt transportör.

Korrekt placering är avgörande förklarar Carlisle: "Delen måste placeras i en viss ordning på maskinen på grund av de sekundära operationer som maskinen utför. Om delen är placerad felaktigt måste du avvisa det, så du har förlorat allt arbete och material i den delen" Transportören tar delarna till en liten burcell som har ett roterande bord med flera stationer. Vid varje station finns ett tillverkningselement som appliceras på koppen och så småningom finns det en uttransportör som dumpar färdiga delar i en stor behållare. Längs vägen, konstaterar Carlisle, måste ActiNav fatta vissa beslut självständigt: vilken del att välja, hur man placerar den i rätt orientering och hur man identifierar felaktiga delar, lägger dem åt sidan och fortsätter med sin huvuduppgift.

Om behållaren hålls full kan ActiNav gå hela dagen utan operatörens ingripande, säger Gilbert: "Jag har varit ganska imponerad av robotens förmåga att plocka ut våra delar ur behållaren, oavsett orientering, och placera dem på maskinen korrekt. En sådan uppgift är vanligtvis ganska svår för en robot att ställas in för att göra. Vi är ganska säkra på att en operatör gör det; men att låta roboten göra det och inte behöva använda direkt arbetskraft i den situationen har varit en stor fördel."

Staketfri automatisering möjliggör samarbete mellan människa och robot

Traditionell automatisering kräver mattor, staket och höljen för att skydda arbetare från potentiella skador, men detta kan leda till att burar "storleken på ett kontor" krävs för att automatisera vissa uppgifter, konstaterar Carlisle, medan cobots är utformade för att fungera i närheten av människor: "Detta gör att du kan ha flexibilitet när du ska placera roboten [och] låter dig interagera med den: om det finns svårigheter och du behöver gå och rensa ett fel finns det inte ett stort förfarande som du måste gå igenom för att få åtkomst. Och det gör det mer acceptabelt för individer på golvet eftersom det inte verkar otillgängligt för dem; det är precis där i det fria."

Sköldpaddan och haren

ActiNav tar inga luncher, cigaretter eller toalettpauser och det dyker alltid upp på jobbet, konstaterar Carlisle: "Det är som sköldpaddan och haren. ActiNav är konsekvent. Den finns alltid där och sätter på sig rollen. En mänsklig operatör kan vara snabbare, men deras konsistens kan påverkas av behovet av att ta pauser. I slutet av dagen bör den totala mängden produkt vara densamma, om inte bättre, med ActiNav än en mänsklig operatör; men utan trötthet och manuell fingerfärdighet att flytta hela tiden." Att implementera ActiNav har gjort det möjligt för operatörer på Allied Moulded att uppgradera, bli utbildare och mentorer på systemet och bidra med designidéer för framtida automatiseringsprojekt. "När vi tar in automatisering för att göra många av de vardagliga och osäkra uppgifterna, och för att vara säkrare, är våra operatörer den största tillgången vi har och de är de bästa utbildarna för din nästa generation av anställda", säger Carlisle.

Möjliggör noggrannhetsplock i djupa fack

"ActiNav kan plocka direkt ur en behållare, och det spelar ingen roll var delarna är orienterade", säger Nate Wells, underhållsgruppsledare på Allied Moulded. ActiNavs högupplösta sensor och CAD-matchning möjliggör val med hög noggrannhet även i röriga, djupa papperskorgar. ActiNav-kitets autonoma rörelsemodul väljer en robotställning som säkerställer att delen placeras på samma sätt i en fixtur varje gång, vilket ger exakt plockning och delorienterad placering

Körs under hela skiftet

"ActiNav körs ganska mycket för hela skiftet som vi har delar tillgängliga för att köra", säger Tom Carlisle, chef för tillverkningsavdelningen på Allied Moulded. "Låt oss säga att du har en beställning på 10 000 delar, den skulle löpa under den tidsperioden."

Intuitiv programmering

Programmering av ActiNav är intuitivt och enkelt tack vare fullständig integration med UR-undervisningspendeln. Att göra justeringar "tog hela tio minuter" säger Nate Wells, underhållsgruppsledare på Allied Moulded. "Det är den överlägset enklaste programmeringen jag någonsin har gjort.” ActiNav tog guld i kategorin Industrial Automation vid LEAP Awards 2020. LEAP (Leadership in Engineering Achievement Program) Awards firar de mest innovativa och framsynta produkterna inom designteknik.