RW Screw: Liderando Automação em Equipamentos Legados

A RW Screw acredita que adicionar robôs a equipamentos legados que permanecem precisos faz sentido. Aqui, um cobot atende a um torno Hardinge. Esta estação de robô com gavetas para estoque e peças finalizadas é aparafusada ao chão para evitar qualquer "caminhada" devido ao movimento do robô, dada a posicionamento de precisão necessário para instalar peças no collet do mandril.

Massillon, Ohio's RW Screw atualmente emprega aproximadamente 230 pessoas. Bill Reeder, presidente da oficina de contratos de 74 anos, diz que um nível de pessoal ideal dada sua capacidade de equipamento é aproximadamente 265. A empresa tem mais de 200 máquinas-ferramenta, incluindo VMCs, tipo suíço, mono-fuso, multi-fusos, máquinas de transferência rotativa e retíficas, bem como equipamentos de usinagem secundária e acabamento. Infelizmente, um pequeno número destes pode ficar ocioso às vezes porque não há ninguém disponível para operá-los.

Uma razão é que existem muitos negócios de manufatura na área norte de Ohio todos competindo pelas mesmas pessoas. Além disso, a Amazon recentemente abriu um novo centro de distribuição em Canton próximo que deve criar 1.000 novos empregos. O desafio de pessoal chegou ao ponto onde a RW Screw percebeu que implementar automação e tecnologia que pode reduzir o envolvimento humano em processos de manufatura são necessários para manter o sucesso avançando.

Aqui está outro exemplo de um novo cobot efetivamente atendendo uma máquina de brunimento mais antiga — albeit precisa.

De fato, Reeder diz que a empresa avalia oportunidades para automatizar processos não simplesmente com um olho para se tornar mais eficiente per se, mas sim como um meio requisito para um fim para garantir que continue a entregar produtos no prazo e na especificação aos seus clientes como esperado.

Adicionar robôs para atender equipamentos de manufatura é uma parte de sua solução. A empresa instalou recentemente seis robôs em um período de sete meses e planeja adicionar 10 mais este ano. Dito isso, Reeder observa que nenhum eliminou ou eliminará o emprego de ninguém lá. Em vez disso, os funcionários podem ser redirecionados para realizar tarefas que podem ser mais valiosas do que carregar e descarregar máquinas-ferramenta, por exemplo.

Ao longo dos anos, a RW Screw também aprendeu lições sobre integrar automação como meio de reduzir ou eliminar operações manuais, como Reeder explicou durante uma visita recente. Uma delas é que automação é mais que robôs, citando como a empresa considerou como inspeção, medição de ferramentas e dispositivos de fixação, bem como o tipo de alimentadores de barras que usa podem otimizar o trabalho no chão de fábrica.

Mas, durante minha visita, Reeder também apontou três táticas que a RW Screw aplica com relação à integração de automação que sinto ser dignas de consideração tanto para oficinas novas na automação quanto para aquelas experientes com ela. Essas táticas incluem levar tempo ao integrar robôs, criar um comitê diretor de automação, e trabalhar para desenvolver engenheiros de automação, não necessariamente engenheiros de manufatura.

Adições de Robôs e Outra Automação

E. Ray Woolley fundou a R.W. Screw Products Inc. em 1948. Agora conhecida como RW Screw, a empresa tem uma instalação com mais de 200.000 pés quadrados de espaço de manufatura e administrativo.

O primeiro passo significativo da oficina em automação robótica foi integrar um robô Denso por conta própria para carregar e descarregar eixos em uma máquina de conformação de estrias. Transportadores são usados para tanto entregar novas peças ao robô quanto coletar peças finalizadas após usinagem.

A RW Screw também instalou vários modelos colaborativos (também conhecidos como cobots). Por exemplo, vários cobots FANUC CRX-10iA/L de seis eixos atendem equipamentos como centros de torneamento, máquinas de brunimento e retíficas, alguns dos quais são equipamentos legados, mas permanecem altamente precisos.

Reeder diz que a empresa aprecia a robustez dos cobots, que oferecem carga útil de 10 kg e alcance de 1.418 mm, bem como o suporte ao cliente da FANUC. E embora esses cobots sejam projetados para serem redirecionados de uma máquina para outra, a oficina tem cada um dedicado a uma máquina específica. A maioria está presa a mesas/estandes com gavetas usadas para apresentar matéria-prima ao robô e coletar peças finalizadas uma vez usinadas. A oficina aparafusa esses estandes ao chão para prevenir qualquer possível "caminhada" devido ao movimento do robô.

Trocas para máquinas de transferência rotativa, multi-fusos e outros centros de torneamento são agora mais rápidas usando collets de troca rápida.

Mas a oficina considera outros equipamentos que podem automatizar um processo ou reduzir o tempo e a quantidade de intervenção humana. Fixação de troca rápida da Hainbuch é um exemplo do último. De fato, foi um artigo que a Hainbuch produziu, partes do qual parafraseio nos parágrafos seguintes, que me incentivou a visitar a RW Screw para aprender mais sobre os esforços de melhoria da oficina em primeiro lugar.

A oficina usa mandris hidráulicos estacionários Hydrok da Hainbuch em suas máquinas de transferência rotativa Hydromat e Schutte. Jason Schoemann, engenheiro de vendas da Hainbuch America, aponta para a máquina Hydromat Eclipse de 12 estações da RW Screw equipada com mandris hexagonais Hydrok SE 65 com faixa de fixação de 3 a 65 mm. "O Hydrok SE 65 é bem adequado à faixa de tamanho da família de peças da RW Screw, e a geometria hexagonal oferece proteção ideal contra contaminação, aumenta a vida útil da ferramenta e entrega 25% mais força de fixação", diz Schoemann. "Acomoda tanto barras redondas quanto hexagonais com cabeçotes de fixação que podem ser trocados rápida e facilmente."

A máquina de transferência rotativa Hydromat Eclipse de 12 estações da RW Screw é equipada com mandris hexagonais Hainbuch Hydrok SE 65 que dizem fornecer 25% mais força de fixação que dispositivos convencionais. Crédito da foto: RW Screw

Para trocas de collet, um operador usa um dispositivo estilo pistola com pinos que ele ou ela insere na face de um collet e aperta o cabo. Um mecanismo de travamento no cabo mantém o dispositivo colapsado durante a instalação e remoção do collet. Pressionar um gatilho destrava o dispositivo de troca e libera o collet.

"O recurso de troca rápida da Hainbuch é essencial para atingir nossas metas de produção", explica Reeder. "O que costumava levar um ou dois dias para trocar entre peças agora leva 30 minutos, e podemos ir de estoque hex a redondo em 3 horas. Igualmente importante para manter tolerâncias com sucesso é a alta repetibilidade do sistema Hainbuch devido à retificação de precisão. Além disso, a rigidez extra de 25% reduz chatter, que é um fator crítico ao tornear barras hexagonais."

Exemplos de outros equipamentos que a oficina encontrou para automatizar processos além de adicionar robôs incluem:

• Alimentadores de barras estilo revista. Alimentadores de barras são comumente usados na maioria das oficinas de máquinas de alta produção, mas vêm em vários designs. A RW Screw encontra valor em modelos de revista que permitem grandes feixes de barras serem carregados para alcançar longos períodos — talvez três turnos — de usinagem sem supervisão. Adicionou estes a máquinas de transferência rotativa e multi-fuso na forma de marcas Cucchi BLT e FMB da Edge Technologies que aceitam barras de 12 pés para estender ainda mais o tempo de usinagem sem supervisão e reduzir tempo de inatividade da máquina.

  Alimentadores de barras estilo revista que aceitam barras de 12 pés estendem tempo de usinagem sem supervisão e reduzem tempo de inatividade na RW Screw para equipamentos como máquinas de transferência rotativa.

• Pré-ajustador de ferramentas. Um pré-ajustador de ferramentas mede automaticamente offsets para que um operador não precise fazer isso em uma máquina enquanto instala nova ferramenta para um novo trabalho. A RW Screw usa um pré-ajustador Origin da Omega TMM, que o fabricante do dispositivo diz atender à necessidade da indústria por um dispositivo de pré-ajuste óptico de ferramentas de nível de entrada para chão de fábrica. Ferramentas para novos trabalhos são então kitadas e entregues à célula de trabalho de uma máquina para aguardar instalação.

  Graças a um pré-ajustador de ferramentas, ferramentas para novos trabalhos podem ser facilmente medidas, kitadas e entregues à célula de trabalho de uma máquina para aguardar instalação para um novo trabalho.

• Dispositivos de inspeção por visão. Instrumentos de medição sem contato usando câmeras para medir peças podem acelerar muito processos de inspeção. Em um exemplo, um estudo de tempo revelou que uma pessoa atendendo a duas máquinas gastava 60% do tempo medindo peças na máquina. Agora, essas medições são feitas automaticamente em um sistema de visão Keyence para permitir que essa pessoa atenda três máquinas. A oficina também criou uma célula para peças que requerem inspeção 100% que usa um alimentador de tigela para fornecer peças a um sistema de visão fechado e estação de sondagem de toque para medi-las automaticamente enquanto separa as boas das ruins.

  Em um momento, um técnico gastava 20 minutos a cada hora medindo estas peças de eixo complexas. Agora, este sistema de visão Keyence mede automaticamente essas peças quase instantaneamente para liberar o técnico para realizar outras tarefas de valor agregado.

Lições e Conselhos de Automação

Três práticas que a RW Screw implementa como parte de sua abordagem para aplicar automação se destacaram durante minhas conversas com Reeder. Listadas abaixo, estas ideias podem valer a pena considerar tanto se você está nos estágios iniciais de automação de processos ou tem integrado automação por algum tempo.

• Leve tempo ao integrar robôs. Integrar seu primeiro robô ensinou a RW Screw a não apressar esses projetos, especialmente em um ambiente de alta produção. Hoje, a oficina cria máquinas "mock" — gabaritos que imitam máquinas reais — para usar enquanto programa um robô, identificando pontos de toque, discando o processo e assim por diante. Ajustar o processo com o robô na frente da máquina real não só pode estender o tempo de inatividade da máquina, mas pode causar que funcionários duvidem do valor da robótica se estiverem lidando com problemas por um período após a integração.
• Estabeleça um comitê diretor de automação. A RW Screw criou um comitê diretor de automação que se reúne semanalmente para discutir projetos de automação propostos. Uma vez por trimestre, o comitê olha de perto para identificar projetos com os quais faz sentido avançar. Como parte desses esforços, Reeder e outros gerentes fazem caminhadas regulares no chão de fábrica para envolver funcionários e aprender sobre quaisquer pontos de dor de produção. A solução para um problema pode ser adicionar um robô, mas também pode ser adicionar alguma outra tecnologia para abrir um gargalo de produção que existe por causa de uma operação manual.
• Desenvolva engenheiros de automação. No passado, a RW Screw focou em desenvolver técnicos de manufatura, especialistas em como usinar uma peça, como uma ferramenta ou collet funciona e assim por diante. Isso ainda é valioso. No entanto, pivôs um pouco para desenvolver técnicos de automação que entendem robôs, medição automatizada e várias outras formas de automação de chão de fábrica. Como Reeder nota, a oficina não pode pagar para ter seu pessoal de manutenção continuamente fazendo mudanças de ponto de toque do robô durante todo o turno. Todo o pessoal deve aprender a realizar tarefas como essa, e a oficina continuará a investir nesse tipo de treinamento avançando.

Anteriormente, este trabalho de alto volume exigia nove pessoas em três turnos para realizar inspeção 100% de peças. Portanto, a RW Screw projetou este processo que usa um alimentador de tigela para fornecer peças a uma célula de inspeção que inclui um sistema de visão e sondagem de toque para medir automaticamente todas as peças e separar as boas das ruins.