Cobots Permitem Donnelly Custom Manufacturing Otimizar Equilíbrio Pessoas-Automação

A Donnelly Custom Manufacturing é uma moldadora personalizada de curta tiragem e alta mistura que realiza mais de 40 trocas de molde por dia em suas 37 máquinas de injeção para atender necessidades de volume baixo a médio dos clientes (ver artigos anteriores em março de 2015 e setembro de 2012). Um de seus principais desafios é aprender onde e como automatizar trabalhos que podem rodar apenas algumas horas.

Como explica o presidente Ron Kirscht, essa curva de aprendizado contínua é impulsionada por uma sequência de anos recordes de vendas — $36,2 milhões em 2018 — que mantém a planta de Donnelly em Alexandria, Minn., ocupada, mesmo com a adição de duas novas prensas no ano passado. "Precisamos ser ágeis enquanto alavancamos nossa expertise em curta tiragem para gerenciar efetivamente e economizar tempo em processos críticos, tanto setups quanto corridas de produção", diz ele.

Por mais de uma década, a Donnelly vem adicionando robótica, instalando extratores de peças estilo cartesiano em todas as máquinas acima de 140 toneladas. Esses robôs liberam funcionários para tarefas de maior valor como soldagem, decoração e usinagem. Nos últimos cinco anos, a empresa explorou robôs colaborativos, ou cobots. Começou instalando dois cobots Baxter da extinta Rethink Robotics (agora fora do negócio; sua tecnologia foi adquirida pelo Hahn Group da Alemanha). A Donnelly os usa para tarefas simples de pick-and-place, como embalagem ou corte de canais. "Embalar caixas toma o equivalente a meio tempo de um operador", observa Kirscht. "O Baxter pode fazer isso e manter a contagem sem necessidade de pesar as caixas."

INDO PARA COLABORATIVO

No ano passado, a Donnelly explorou que potencial adicional os cobots poderiam oferecer em operações sequenciais mais sofisticadas. A empresa comprou seu primeiro cobot UR5 da Universal Robots. "Visitamos oficinas de usinagem CNC em nossa área que usam vários cobots UR. Pudemos ver que eles são mais capazes que o Baxter em velocidade, precisão e facilidade de programação", diz Jerry Bienias, vice-presidente de operações da Donnelly.

A Donnelly colocou o UR5 para carregar dois inserts minúsculos em um molde de duas cavidades, então remover as peças, cortar os canais e depositar as peças em tubos em uma caixa — cinco peças por tubo. A sequência inteira é completada dentro de um ciclo de 40 segundos, graças à ferramenta de extremidade de braço (EOAT) desenvolvida pela Donnelly para permitir que o cobot realize todas as operações com um único EOAT. Como resultado, uma célula que antes exigia um operador e meio agora requer apenas meio tempo de operador. (Veja em ação aqui.)

Bienias diz que a Donnelly provavelmente continuará a usar cobots UR para futuras compras. O cobot Baxter, não mais no mercado, não era adequado para carregamento de inserts devido a tremores no braço. "Ainda amamos o Baxter. Foi nossa plataforma de lançamento para um novo mundo de robótica colaborativa", diz ele.

Embora cobots sejam elogiados por sua segurança ao redor de pessoas, a Donnelly tem proteção rígida na área do EOAT porque as peças moldadas têm bordas afiadas que poderiam causar lesão por contato acidental.

Cobots também são promovidos por sua facilidade de programação usando método "lead-through teach". Configuração precisa do UR5 é essencial para carregamento de inserts. Um fator é o molde, aquecido a 380 °F, que se expande conforme aquece. O UR5, montado em rodas, é aparafusado à prensa, e um EOAT de configuração especial que corresponde de perto à versão de produção é usado para "ensinar" o robô onde o molde está no espaço localizando pinos no molde. Em cinco a dez minutos, o cobot está orientado precisamente o suficiente para colocar os inserts dentro de alguns milésimos.

Embora a Donnelly esteja satisfeita com seu uso evolutivo de cobots, Kirscht aponta que "pessoas continuam a realizar a maioria das tarefas críticas de manufatura aqui. A automação nos ajuda a entender melhor a natureza das tarefas realizadas por humanos para que possamos identificar oportunidades de atingir o equilíbrio certo entre pessoas e automação."