Robôs Colaborativos da Universal Robots Impulsionam Produção da Tool Gauge, Dobrando Saída Enquanto Controla Custos de Mão de Obra

Escolhendo adicionar mais tecnologias em vez de mais corpos

A Tool Gauge, sediada em Tacoma, Washington, fabrica componentes e montagens de precisão em metal e plástico para a indústria aeroespacial. Produzir esses produtos intensivos em mão de obra em um mercado de contratação apertado apresenta desafios significativos. Com contratos de clientes de longo prazo que não podem ser renegociados, a Tool Gauge recorreu à automação para ajudar a mitigar e conter custos de mão de obra. Dois robôs colaborativos da Universal Robots alcançaram esse objetivo, além de diminuir sucata e melhorar a qualidade do produto.

E enquanto reduzia a necessidade de trabalhadores adicionais para trabalhos repetitivos e indesejáveis, a Tool Gauge também encontrou novas oportunidades para os funcionários agregarem valor, melhorarem a segurança e ganharem satisfação no trabalho.

Jim Lee, gerente geral da Tool Gauge, enfrenta as realidades stark de fazer negócios em um mercado global.

Mesmo que a empresa esteja perto de muitos de seus clientes no noroeste do Pacífico, esses clientes podem fazer negócios em qualquer lugar do mundo, inclusive em mercados de mão de obra de custo muito menor.

"Ficou claro para nós que a maneira como podemos competir não é adicionando mais corpos, mas adicionando mais tecnologia, e então agregando mais valor usando essa tecnologia", disse ele.

Os contratos de preço fixo da empresa podem se estender por cinco a sete anos, sem a capacidade de renegociar mesmo se os custos de mão de obra aumentarem. A Tool Gauge precisava construir eficiências – e descobriu que os cobots da Universal Robots (UR) eram a solução perfeita.

Lee descreveu as três vantagens principais dos robôs colaborativos da UR. "Escolhemos a Universal Robots porque, primeiro, eles são cobots: Sempre tivemos um pouco de medo de usar automação porque há um enorme investimento de capital, mas esse não é o caso com a Universal Robots. Segundo, estávamos preocupados em isolar partes de nossa manufatura para colocar células de automação, o que não precisamos fazer com a UR. E terceiro, podemos configurar os cobots UR para fazer centenas de coisas diferentes; eles são altamente configuráveis e fáceis de mover. Então, para nós, era realmente a única solução."

Cobot Implementado Gera Retorno Imediato

A Tool Gauge instalou dois cobots UR para abordar aplicações de alta mão de obra e repetitivas em ambos os departamentos de peças metálicas e plásticas.

No lado do metal, uma peça usinada de cobre facilmente danificada estava sendo produzida por um torneiro mecânico CNC jornada totalmente dedicado apenas para puxar peças da calha da CNC, limpar, enxaguar, secar e encaixotar. Agora, as peças passam por um sensor de proximidade que envia um sinal para um cobot UR3 para pegá-las. O cobot coloca as peças em um banho de enxágue, então as mantém na frente de um secador onde, após secas, são soltas em células de papelão individuais.

A Tool Gauge conseguiu usar o assistente de paletização integrado no cobot UR para programar facilmente o robô a soltar cada peça em uma célula aberta da caixa em um padrão de grade.

"Quando colocamos o Universal Robot no lugar, isso representou uma economia de $9.000 em mão de obra reduzida no primeiro pedido, e esperamos rodar isso várias vezes no futuro", disse Lee, que não está mais desperdiçando os talentos de seu torneiro, mas pode tê-lo focado em projetos de maior valor, como configurar e programar as máquinas CNC.

Cobot Dobra a Produção

No departamento de injeção de molde, um robô UR5 é usado para uma montagem complexa de extrusão plástica, pegando tampas de extremidade para um painel plástico, movendo-as através de um dispensador de cola.

Após a dispensa correta da cola na tampa, o UR5 coloca a peça em um atuador em uma mesa onde a peça é fixada. Um operador então assume, inspeciona a colagem e remove a peça. Esta tarefa costumava exigir quatro operadores para produzir cerca de duzentas unidades por dia. Agora, a aplicação automatizada requer um operador trabalhando com o cobot UR5 para produzir quatrocentas unidades por dia.

A operação de colagem também tinha uma taxa de rejeição bastante alta. O engenheiro de manufatura da Tool Gauge, Steven Ouzts, explicou: "Toda vez que você trabalha com cola, há tantas variáveis que podem impactar negativamente os resultados do seu produto, então queríamos mudar da colagem aplicada por humanos para colagem aplicada por robô para aproveitar a repetibilidade que um robô dá. Nossas taxas de sucata caíram de 15% para apenas 3%."

Lee acrescentou: "O que eu achei que seria uma das operações de montagem mais difíceis – usar um robô para aplicar cola em uma superfície muito complexa – funciona muito, muito bem."

Além da economia de mão de obra, Lee também enfatiza a qualidade e consistência da colagem robótica, e o fato de que dá aos operadores tempo para inspecionar a colagem em vez de apenas produzir a peça o mais rápido possível.

Não só era difícil para um operador humano dispensar cola exatamente da mesma forma todas as vezes, como lesão potencial também era uma preocupação.

Disse Ouzts: "A área onde a cola precisa ser aplicada é incrivelmente estreita, então, com o tempo, os operadores sentiam fadiga nas mãos."

Essa fadiga agora é coisa do passado.

"É muito bom ter o Universal Robot naquela célula por causa de quão seguro ele é. Você não precisa se preocupar com lesões resultantes deste cobot", disse ele.

Lesões por Movimento Repetitivo Reduzidas

A CEO da Tool Gauge, Debbie Lee, disse que a empresa experimentou economias adicionais através de uma diminuição em lesões por movimento repetitivo.

"Vimos uma redução nas reclamações de Trabalho e Indústria em nosso chão de produção, à medida que a robótica assume essas tarefas monótonas", disse ela, acrescentando que os robôs permitiram que a Tool Gauge atraísse trabalhadores mais jovens, proporcionando uma vantagem de contratação para recém-formados que querem trabalhar com tecnologias emocionantes e interessantes. "Trabalhar com os cobots é algo que eles gostam, é mais como um hobby habilidoso, em vez de apenas chegar e operar uma máquina."

Programação Fácil Chave para Alguns Trabalhadores

Antes dos robôs da Universal Robots, o engenheiro de manufatura Ouzts tinha experiência robótica mínima – apenas algum tempo na faculdade usando um robô SCARA tradicional, não intuitivo.

Então, a experiência de programação fácil da UR foi um grande benefício, disse ele. "Ao mudar para a Universal Robots, a natureza intuitiva da interface gráfica do usuário é o que realmente me atraiu. Eu realmente aprecio como todos os termos no software estão em linguagem leiga. Eu posso entendê-los muito mais facilmente e saber exatamente como o código roda do início ao fim, e recebo um feedback gráfico muito bom e positivo do que minhas ações farão o robô fazer."

Outro benefício dos robôs da Universal Robots é como é fácil conectar sinais de entrada digital e analógico a uma caixa de controle.

Ouzts descobriu que usar o sensor de proximidade era tão fácil quanto conectar os fios em uma das 12 entradas digitais de 12 volts, selecioná-lo na tela de I/O no pendant de ensino do UR3, e esperar por um sinal do sensor para dizer ao cobot quando é hora de pegar uma peça.

Funcionários Recebem Colegas Cobots

Uma das primeiras razões pelas quais a Tool Gauge olhou para a automação foi para enfrentar a séria escassez de mão de obra. A empresa estava olhando para a necessidade de contratar até cem novos funcionários que simplesmente não estavam disponíveis no apertado mercado de trabalho do noroeste do Pacífico.

Com os cobots UR, a empresa consegue cortar esse número pela metade, enquanto consegue contratar trabalhadores para empregos que eles querem.

"Descobrimos que as pessoas que faziam os trabalhos que o robô faria estavam realmente felizes em não ter que fazer esses trabalhos por mais tempo", disse Lee. "Acho que pediremos muito mais porque as pessoas gostam de trabalhar ao lado dos robôs. Eles são silenciosos e muito previsíveis em termos do que produzem e do número de coisas que podem fazer. Se você perguntar a todos os nossos funcionários se eles teriam alguma preocupação em trabalhar ao lado de um Universal Robot, seria enfaticamente, 'Absolutamente nenhuma'."

ROI Mais Rápido que o Esperado

Na indústria aeroespacial, onde designs de produtos podem permanecer inalterados por 20 ou 30 anos, as expectativas de retorno sobre investimento de capital são mais longas que em muitas outras indústrias. Lee inicialmente pensou que um retorno de três ou quatro anos no investimento do robô seria bom. Ele foi agradavelmente surpreendido pela Universal Robots, vendo 50% de ROI no UR5 dentro do primeiro trimestre de produção, e similar para o UR3, com payback esperado para ambos os robôs em menos de um ano. "Estamos muito entusiasmados com isso", disse ele.

A capacidade dos cobots de serem facilmente movidos e reprogramados para processos adicionais, com fáceis trocas de tooling de fim de braço, permite que a Tool Gauge olhe para uma ampla gama de tarefas onde as vantagens do cobot podem melhorar processos e saída.

Por exemplo, robôs tradicionais em máquinas de injeção de molde poderiam ser substituídos por robôs colaborativos, e cobots poderiam atender prensas e outras tarefas de usinagem, bem como montagem final.

Tão fácil quanto é mover os cobots para novas aplicações, o engenheiro Ouzts está ansioso para trazer mais robôs da Universal Robots para assumir trabalhos adicionais de alto volume, incluindo um para rebitagem e montagem.

"Uma peça particular requer 20 rebites a serem instalados, e como é de tão alto volume, vimos imediatamente uma aplicação para um robô ali", disse ele. "Podemos ter uma pistola de rebite semi-automática anexada ao final do braço que pode fazer toda a rebitagem para nós. Planeja fazer isso na prensa de injeção de molde, então esta peça nunca precisa sair daquela área para operações secundárias."