Los cobots realizan tareas de atornillado y embalaje para una empresa de fabricación de herramientas

La facilidad de programación fue una de las principales razones por las que Work Sharp invirtió en cobots. Foto cortesía de Universal Robots

Para aprender a programar y utilizar cobots, varios miembros del personal completaron el programa de capacitación en línea de Universal, UR Academy. Foto cortesía de Universal Robots

Un cobot dobla una caja para darle forma, la empaqueta con cajas de producto y luego envía la caja cargada a través de una máquina encintadora. Foto cortesía de Universal Robots

Para automatizar el proceso de atornillado, Work Sharp mantuvo la misma configuración que la aplicación manual original. La única diferencia es que ahora un cobot realiza la tarea. Foto cortesía de Universal Robots

Para montar cajas, Work Sharp originalmente consideró utilizar una máquina dedicada a la construcción de cajas. Sin embargo, estas máquinas no son tan flexibles como un cobot. Foto cortesía de Universal Robots

Un cobot automatiza el proceso de instalación de tornillos en la carcasa de plástico de un afilador de cuchillos. Foto cortesía de Universal Robots

Ya sea que esté cortando verduras para hacer sopa, podando un árbol en el patio trasero o fileteando un pescado recién pescado durante un viaje de campamento, una hoja afilada es vital para la eficiencia, la calidad y la seguridad.

Con sede en Ashland, Oregón, Work Sharp Tools fabrica afiladores para cuchillos de cocina, cuchillos de caza, tijeras de podar, tijeras, hachas y otras herramientas de hoja desde 1973. Work Sharp comenzó como Darex en Beecher, IL, fabricando equipos para afilar herramientas de corte industriales. . La D, A y R de Darex son las iniciales de tres generaciones de la familia Bernard. El abuelo Arthur Bernard, quien anteriormente fundó Bernard Welding Co., contribuyó con su energía y orientación a su hijo Richard y a su nieto David.

En 1978, Darex se mudó a Ashland, donde continúa residiendo. En 2012, Matthew Bernard se convirtió en la cuarta generación de propietarios familiares de la empresa. En diciembre de 2020, la empresa vendió la marca industrial Darex y comenzó a operar como Work Sharp, enfocándose exclusivamente en el mercado de consumo.

Para satisfacer la mayor demanda, la empresa necesitaba agregar más productos a sus líneas sin contratar más personas.

“Básicamente, necesitaba hacer más con la misma cantidad de recursos”, dice John Griffin, director de operaciones de Work Sharp, y explica que el área de Ashland está experimentando una escasez de trabajadores disponibles.

Work Sharp también necesitaba equipos que no necesitaran un nuevo espacio dedicado. "Tenemos un área de producción pequeña, por lo que quería algo que no requiriera una celda separada pero que encajara perfectamente en nuestra línea de ensamblaje", dice Griffin.

En la línea de montaje, Griffin quería automatizar el proceso de instalación de tornillos en la carcasa de plástico de un afilador de cuchillos. Y, en la estación de embalaje, Griffin quería automatizar el proceso de montaje de cajas. Para el montaje de cajas, la empresa consideró recurrir a constructores de cajas.

“Pero estaban limitados en lo que podían hacer y solo trabajaban en una determinada variedad de cajas. Queríamos más flexibilidad”, dice Griffin.

Griffin había visto Universal Robots en muchas ferias comerciales. "Parecía que eran fáciles de programar, e incluso los proveedores que no vendían robótica los utilizaban en sus stands", recuerda. “Así que eso me dijo: 'Vaya, este es realmente el más popular'”.

Una de las razones del uso generalizado de los cobots son sus mecanismos de seguridad integrados que detienen automáticamente el brazo del cobot cuando encuentra obstáculos en su ruta. Una vez que se realiza una evaluación de riesgos, los cobots pueden operar sin jaulas de seguridad. "Ahora puedo hacer que la gente trabaje junto a los cobots sin tener que enjaularlos", dice Griffin.

No tener que gastar recursos en protecciones de seguridad costosas y engorrosas también ayudó a que los robots colaborativos fueran atractivos en términos de precio. "Para el retorno de la inversión en la compra de los cobots, inicialmente predije que tomaría alrededor de 16 meses", dice Griffin, quien se sorprendió al ver que los cobots UR se amortizaban solos en menos de un año. “Estamos funcionando aproximadamente un 30 por ciento más eficientemente. Tengo más flexibilidad, ya que se necesita menos personal para ejecutar esa línea, por lo que puedo concentrar a las personas en diferentes áreas y ejecutar diferentes productos”.

En lugar de crear solo dos productos por semana, Work Sharp ahora puede crear cuatro productos por semana.

La tarea de ensamblar los afiladores de cuchillos parecía un lugar lógico para que Work Sharp comenzara un proyecto de automatización.

"Tradicionalmente, teníamos un operador con una pistola de tornillos neumática que recuperaba un tornillo de un presentador de tornillos, lo insertaba en la máquina y lo aplicaba al torque; un trabajo muy monótono y poco amigable desde el punto de vista ergonómico", dice Griffin.

Para aliviar a los operadores de esta tarea indeseable, Work Sharp eligió el cobot de mesa UR3. La empresa pudo mantener la misma configuración con el presentador de tornillos y la pistola de tornillos; lo único que difería era que el cobot estaba haciendo la tarea.

Sam Jacobson, supervisor de ingeniería de producción en Work Sharp, cuenta cómo los operadores a veces omitían las inserciones de los tornillos porque era difícil ver los orificios en las carcasas. “El UR3 aprieta todos los tornillos todo el tiempo y si no, nos avisará inmediatamente”, afirma. "Definitivamente hemos visto un aumento en la calidad del producto gracias a los cobots".

El éxito de la aplicación de atornillado impulsó rápidamente a Work Sharp a mirar toda la configuración de su línea de montaje desde una nueva perspectiva.

"Dado que nuestra primera aplicación fue tan fluida, decidimos subir la apuesta y agregar un sistema transportador y todos los PLC que controlan cosas como la prensa neumática y agregar otro robot UR en el lado de la caja", dice Jacobson. “De hecho, decidí usar el controlador UR para programar y manejar toda la línea, usando comunicación Modbus para conectar los diferentes PLC a través del módulo de programación del cobot UR. Pude programar todo eso tan rápido que estaba muy feliz con esa decisión”.

Doblar cajas para darles forma y empaquetarlas con productos era otra tarea impopular y ergonómicamente poco amigable en Work Sharp. El cobot mediano de Universal Robots, el UR5, se hizo cargo y ahora se encarga de todo el proceso. El ciclo comienza cuando el cobot toma una caja de un casete y la dobla para darle forma. Coloca la caja plegada en una plataforma de preparación, toma cuatro cajas individuales que llegan al transportador y las carga en la caja. Cuando la caja está llena, el cobot cierra la tapa y empuja la caja a través de la estación de encintado.

Cada unidad de vacío se puede conectar a dos sopletes de extracción, de modo que los empleados de Aebi Schmidt pueden soldar de forma segura en 26 puestos de trabajo simultáneamente. Cada sistema de vacío está adaptado a la antorcha, de modo que los humos de soldadura se capturan de manera óptima sin destruir la envoltura de gas protector. A diferencia de los brazos de extracción colocados encima o adyacentes al área de soldadura, el sistema de extracción está integrado en la antorcha, por lo que los soldadores lo llevan dondequiera que estén trabajando. El sistema elimina sustancias peligrosas en el punto de origen mediante una boquilla de extracción en la antorcha. Incluso con una alta intensidad de soldadura, las unidades VacuFil extraen altos niveles de humo y polvo en funcionamiento continuo, con un rendimiento máximo de 250 metros cúbicos por hora, sin pérdida de calidad, incluso cuando dos empleados sueldan al mismo tiempo.

Equipados con cartuchos filtrantes especiales KemTex ePTFE con filtración de superficie, los sistemas filtran permanentemente más del 99,9 por ciento de las partículas de humo de soldadura. Incluso las partículas de menos de 0,1 micras no tienen ninguna posibilidad de volver al aire de la sala después de la extracción.

Una característica bienvenida del sistema VacuFil es la limpieza automática del filtro. Los soldadores no tienen que interrumpir su trabajo para limpiar el filtro del sistema. En cambio, a medida que el filtro se satura, las sustancias peligrosas ingresan a un recipiente desechable especial dentro del sistema. Los contenedores se pueden cambiar sin exponer a los trabajadores a los contaminantes.

Cuando Work Sharp compró inicialmente los cobots, Griffin estaba tratando de pensar en formas de entusiasmar al equipo de producción por tener un robot entre ellos. También necesitaba un miembro del personal dedicado en la línea para que fuera el técnico en robots que pudiera supervisar todas las operaciones del robot. "Así que se me ocurrió esta pequeña competencia", dice Griffin. “Les di a todos la dirección web de la Academia UR, les dije que estudiaran sobre esto y los invité a competir por el puesto, utilizando el conocimiento de la Academia”.

La Academia UR consta de nueve módulos interactivos en línea que cubren la programación y configuración básica del cobot UR. Work Sharp celebró varias rondas de concursos en los que se pedía a los empleados que programaran los cobots. La ganadora fue Brittany Mohrman, de 26 años.

"Fue realmente emocionante tener la oportunidad de hacer algo diferente, así que me lancé y aprendí todo lo que pude, con el objetivo de vencer a la competencia", dice. “La capacitación UR me enseñó cosas como comprender diferentes ciclos de programas, ajustar los cambios de puntos de referencia y saber dónde está el centro de gravedad de la herramienta en el robot. Mi trabajo es definitivamente más interesante ahora”.

La siguiente tarea que Work Sharp busca automatizar es paletizar cajas a medida que salen de la estación de sellado con cinta.

"Muchos de nuestros productos y cajas son similares en tamaño y forma, por lo que parece que sería una buena próxima aplicación", afirma Griffin. “También evitaría que nuestros empleados tuvieran que estirarse y agacharse todo el tiempo. Si observamos la línea de montaje que ya hemos creado, también podríamos fácilmente replicarla dos o tres veces más en nuestra área de producción y lograr lo mismo con otros productos”.

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