Mi colega robot lo tiene todo bajo control

La alta dinámica del mercado, el aumento de la competencia debido a la globalización, pero también los desarrollos demográficos y la creciente escasez de trabajadores calificados, presentan a las empresas de producción alemanas grandes obstáculos. Estos cambios afectan especialmente al proceso de montaje como último eslabón de la cadena de valor.

Un enfoque para contrarrestar este cambio es el uso de la llamada colaboración humano-robot (HRC). Sin embargo, los sistemas HRC todavía están asociados con altos costos, tanto en dinero como en personal, debido a su complejidad de planificación. Existe la necesidad de métodos simples y flexibles que permitan a las empresas de muchas industrias con una amplia variedad de condiciones límite de aplicación (complejidad del producto, variación, cantidades, etc.) configurar e introducir estaciones de trabajo de ensamblaje colaborativas.

Proyecto de investigación SafeMate

En el proyecto de investigación SafeMate, financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF) en el programa "Innovaciones para la producción, el servicio y el trabajo del mañana", se desarrollaron estrategias y conceptos para la introducción y el diseño de lugares de trabajo de ensamblaje colaborativo. La atención se centró en lugares de trabajo seguros y aceptados donde los empleados reconocen un alto beneficio. Además de empresas alemanas de renombre como Lenze, Lufthansa Sky Chefs, Miele y Sennheiser, la empresa con sede en Detmold Weidmüller también formó parte de este proyecto de investigación.

El Grupo Weidmüller es un actor global y se especializa en el campo de la tecnología de conexión eléctrica y la electrónica. Junto con sus clientes, está dando forma a la transformación digital con productos, soluciones y servicios para la conectividad industrial inteligente y la Internet industrial de las cosas.

Con sus productos, Weidmüller tiene una actividad predominante en la ingeniería mecánica, la industria de procesos, la generación de energía y las energías renovables, la tecnología del transporte, la infraestructura de edificios y en el campo de la fabricación de dispositivos. La empresa lleva mucho tiempo involucrada en el tema de la Industria 4.0. y, además de SafeMate, participa en otras colaboraciones de investigación.

Cuando todo se hacía a mano

Hasta hace poco, el proceso de montaje de los componentes electromecánicos en Weidmüller lo realizaban de forma completamente manual los empleados en el puesto de trabajo de montaje.

Como parte de Safe-Mate, un análisis potencial, realizado por el equipo dirigido por el ingeniero de procesos de Weidmüller, Tobias Stuke, fue determinar las tareas individuales realizadas por el hombre y la máquina y, por lo tanto, crear una división del trabajo óptima. Entre otras cosas, se descubrió que los robots son muy buenos para realizar las tareas monótonas, repetitivas y que requieren mucha energía del proceso de colocación sin fatigarse. Y pueden hacerlo con una precisión constante.

Pero no se puede hacer sin humanos:los humanos tienen habilidades especiales, por ejemplo, para agarrar y quitar pequeñas piezas de diferentes dimensiones de una pila o caja. Pueden reconocerlos y clasificarlos mejor. Los humanos también son superiores a sus colegas robóticos cuando se trata de una alimentación correcta y el proceso de inspección posterior.

En base a estos hallazgos, el proceso de ensamblaje manual anterior se automatizó parcialmente en una aplicación piloto inicial de SafeMate mediante el uso de la colaboración humano-robot (HRC). El resultado fue un lugar de trabajo de montaje híbrido en el que humanos y robots trabajan en paralelo. Las tareas monótonas y de uso intensivo de fuerza las realiza el robot, mientras que las tareas cognitivamente exigentes las realiza el ser humano.

Colaboración entre humanos y robots

En la robótica colaborativa, los humanos y los robots pueden trabajar de la mano en un lugar de trabajo. Debido a la tecnología de control sensible, el robot puede trabajar en estrecha colaboración con el ser humano sin vallas protectoras. La aplicación requiere validación para garantizar que los peligros se han minimizado lo suficiente. Esto se puede hacer como parte de una medición de fuerza y ​​presión realizada por TÜV, asociaciones profesionales, proveedores de servicios externos o de forma independiente por parte del integrador. Las herramientas de final de brazo, como una pinza, también se pueden validar de esta manera.

Para el nuevo lugar de trabajo híbrido, para el montaje de componentes electromecánicos, ahora se ha colocado un cobot de este tipo del fabricante de robots danés Universal Robots (UR) al lado de los empleados para trabajar junto a ellos. Primero, el colega ensambla los elementos del conector. Luego, el cobot presiona los elementos de contacto eléctricos, une la carcasa del conector y atornilla los contactos de conexión. La productividad de todo el puesto de trabajo híbrido se ve incrementada por el uso de un robot colaborativo y la consiguiente reducción de pasos intermedios o tiempos de espera en el proceso de montaje. El enfoque de esta automatización parcial es liberar al operador de la máquina de los pasos intermedios monótonos y que consumen mucho tiempo y lograr una división equilibrada del trabajo entre humanos y robots.

Un cobot con Zimmer HRC Gripper

Además de la selección de un robot adecuado, también se requería una pinza adecuada como parte del diseño de la estación de trabajo. Esto se debe a que la tecnología de agarre es un componente elemental de cada aplicación de robot. La pinza HRC-02 de Zimmer Group, un especialista en pinzas con sede en Rheinau, Alemania, se encontró con relativa rapidez. Zimmer Group tiene actualmente la cartera más grande de pinzas HRC en el mundo. La pinza seleccionada es segura y armoniza perfectamente con el robot UR seleccionado.

La pinza servo totalmente eléctrica HRC-02, especialmente diseñada para el uso de MRK, no tiene bordes afilados y está construida de tal manera que, con su forma redondeada en todos los lados, es prácticamente imposible que se enganche accidentalmente. Además, la HRC-02 tiene una carrera y una fuerza de agarre ajustables de manera flexible, lo que le permite agarrar con mucha más sensibilidad que una pinza convencional.

Estas características combinadas con un diseño probado en la industria brindan la máxima seguridad para este proyecto. Todas las pinzas HRC de Zimmer Group cumplen los altos requisitos de los principios de protección según ISO/ TS 15066 (estándar HRC) y cuentan con la certificación BG/ DGUV.

Programación simplificada

En el proyecto SafeMate de Weidmüller, otro enfoque fue poder usar el cobot UR de manera eficiente y flexible en el nuevo lugar de trabajo híbrido. Por lo tanto, también se prestó atención al fácil manejo del robot.

La facilidad de manejo del cobot fue convincente, especialmente en combinación con la pinza HRC-02. Después de todo, no es coincidencia que todas las pinzas de Zimmer Group puedan funcionar a la perfección con los robots ligeros de UR:como socio de UR+, Zimmer Group muestra actualmente la cartera más grande de pinzas compatibles con UR en el sitio web de UR+.

Donde antes se requería un trabajo de programación elaborado y habilidades de programación complejas, el cobot de Universal Robots y su pinza Zimmer son muy fáciles de operar. Se controla o programa directamente a través del panel de control del robot, que tiene un diseño intuitivo, comparable a una aplicación de teléfono inteligente.

Mayor productividad y satisfacción

El uso piloto del cobot en el departamento de ingeniería mecánica de Weidmüller abre nuevas posibilidades en eficiencia y flexibilidad.

Gracias a esta nueva división híbrida del trabajo y la operación simple y la fácil instalación del robot inteligente y su pinza, el fabricante de productos electrónicos ahora puede satisfacer un poco más la creciente escasez de trabajadores calificados y la competencia global. Además del aumento de la productividad, también hubo importantes éxitos no monetarios, como la optimización ergonómica del lugar de trabajo y el alivio general del trabajo para los empleados.

Por ejemplo, las tareas que requieren mucha fuerza, como presionar los elementos de contacto ("enganchar") y las tareas monótonas, podrían transferirse al robot. Este alto nivel de aceptación de los empleados también se logró a través de un proceso de implementación participativo. Esto significa que los empleados estuvieron involucrados en el proceso de cambio en su lugar de trabajo desde el principio.

“Un criterio de selección particular para la pinza del Grupo Zimmer fue que, además de sus características técnicas, la pinza ya tenía la seguridad probada y certificada para los sistemas HRC, lo que significa que ya estábamos en el 'lado seguro', en el sentido más real sentido de la palabra—para nuestro apasionante proyecto de tecnología”, dijo Stuke.

Es particularmente importante para la empresa que sus empleados se beneficien del trabajo colaborativo. Los cobots con sus pinzas están destinados a proporcionar alivio.