Coboty UR poprawiają wydajność pracy w fabryce ceramiki

Pentik, najbardziej wysunięta na północ fabryka ceramiki na świecie, zlokalizowana w Posiow Finlandii, postanowiła zautomatyzować swoją produkcję high mix/ low volume, nie tracąc przy tym swojej rzemieślniczej tożsamości. Firma wybrała dwa roboty współpracujące UR10 Universal Robots, aby zrobotyzować ciężkie, powtarzalne zadania związane z glazurowaniem i formowaniem zastawy stołowej. Coboty zapewniają jednolite rezultaty i poprawiają ergonomię z perspektywy pracowników Pentik. Współpraca ludzi i robotów pozwoliła utrzymać rzemieślniczy charakter, a jednocześnie zwiększyć dziesięciokrotnie wydajność pracy na stanowisku roboczym.

Wyzwanie

Prawie wszystkie fabryki ceramiki w krajach zachodnich przeniosły swoją masową produkcję do regionów o niskich kosztach. Artysta ceramik Anu Pentik, który założył firmę w 1971 roku, z dumą broni rzemiosła. Jego firma chciała płynąć pod prąd, tworząc wszystkie swoje wyroby ceramiczne w Posio, fińskiej gminie położonej zaledwie kilka kilometrów na południe od koła podbiegunowego.

Produkcja ceramiki to praca manualna. Kiedy robotnik szkliwi zastawę stołową i kształtuje naczynia za pomocą narzędzi, powtarza tę samą czynność setki razy dziennie. Zadania te są męczące dla rąk, barków i pleców pracowników.

Firma Pentik poszukiwała rozwiązania, które umożliwiłoby automatyzację produkcji i wykorzystanie umiejętności doświadczonych pracowników przy zadaniach o większej wartości, np. kontroli jakości. Odciążenie pracowników od konieczności wykonywania nieergonomicznych, monotonnych zadań poprawiłoby również wizerunek pracodawcy.

Rozwiązanie

Istnieje ponad tysiąc wzorów ceramiki Pentik produkowanych w niskim nakładzie. Tradycyjny robot przemysłowy nie był więc optymalnym rozwiązaniem, ponieważ zazwyczaj takie urządzenie jest na stałe przykręcone w klatce i realizuje tylko jedno zadanie.

Pentik produkuje zastawę stołową z angielskiej gliny. Materiał ten przypomina wysuszoną plastelinę (masa modelarska podobna do szpachlówki). Przed wypaleniem elementy są kruche. Zautomatyzowana maszyna musi być zatem delikatna w swojej pracy i wykonywać ruchy z najwyższą możliwą powtarzalnością. Nawet najmniejsze wgniecenia lub wgłębienia na początku procesu mogą sprawić, że przedmiot będzie podlegał pod drugą kategorię - wypalanie tylko pogłębi ewentualne błędy. Robot współpracujący dobrze spełnia te wymagania.

Firma Pentik rozpoczęła opracowywanie aplikacji z cobotami we współpracy z Uniwersytetem Nauk Stosowanych w Oulu (Oamk). Lassi Kaivosoja, ówczesny inżynier projektu w firmie Oamk, a obecnie kierownik fabryki Pentik, pokierował studentów w procesie projektowania dwóch współpracujących komórek robotycznych do szkliwienia i kształtowania zastawy stołowej.

Pierwszy cobot UR10e formuje „wgłębienia” w talerzach zastawy stołowej. Cechą charakterystyczną talerza Kallio są jego nierówne krawędzie, które trudno było wykonać ręcznie, dlatego Kaivosoja zaprojektował rozwiązanie z cobotem, tak aby to on wykonywał tę czynność.

Wgłębienia wykonywane są za pomocą dwóch gąbek do szlifowania na mokro o średnicy 40 mm. W komorze wykańczania talerzy, cobot odbiera zastawę stołową z automatycznej linii formującej, a następnie - w zależności od produktu - umieszcza ją przy poziomej lub pionowej gąbce szlifierskiej używanej do formowania.

Według Lassi Kaivosoja największym wyzwaniem było określenie dokładnego nacisku, aby cobot mógł wytworzyć pożądaną formę podczas pracy z gliną. Gąbki do szlifowania są sprężyste, więc ich nacisk nie jest monitorowany. Po kilku próbach programista ustawił wymaganą siłę nacisku dopasowaną do produkcji ceramiki Pentik.

Chwytaki podciśnieniowe mają silnik z przekładnią kątową oraz pneumatyczny pierścień ślizgowy. Umożliwiają one nieograniczony i programowalny obrót ssawki.

Drugi cobot UR10 pracuje przy szkliwieniu zastawy stołowej. Zastawa stołowa jest zanurzana w glazurze, która nadaje przedmiotowi po wypaleniu twardą i błyszczącą powłokę. Przed pojawieniem się cobota ta część procesu była wykonywana przez człowieka. Zastawa stołowa wykonana przez robota współpracującego musiała zachować cechy charakterystyczne dla produkcji ręcznej.

Robot podnosi przedmiot z podstawki za pomocą chwytaka podciśnieniowego samodzielnie wykonanego przez firmę. Podstawka posiada czujnik, który gwarantuje, że przedmiot jest na swoim miejscu. Próżnia jest wytwarzana przez inteligentny napęd próżniowy, który wykrywa siłę podciśnienia i wyłącza ssanie automatycznie po osiągnięciu pożądanej wartości.

Cobot opuszcza kawałki ceramiki do mieszanki glazurniczej. Po zanurzeniu elementu, robot umieszcza go na jednym z dwóch punktów depozytowych. Jeśli punkty odbioru są pełne, robot będzie czekał.

Pracownik odbiera element z punktu depozytowego i sprawdza jego jakość. Wyciera nadmiar szkliwa z dna wyrobu, aby nie przykleiło się ono do urządzeń wypalających. Na koniec umieszcza element ceramiczny na wózku, aby czekał na wypalenie w piecu. Po wypaleniu przedmiot ma twardą, wytrzymałą powierzchnię.

Korzyści

Dzięki identycznym ruchom, które minimalizują wszelkie rozbieżności, coboty UR poprawiły jakość produkcji i dziesięciokrotnie zwiększyły wydajność pracy. Ponadto pracownik ma więcej czasu na kontrolę jakości produktów.

Poprawę ergonomii można zauważyć w większym zadowoleniu z pracy. Wspiera to dobry wizerunek pracodawcy, pomagając fińskiej fabryce ceramiki przyciągnąć młodszych pracowników.

Pełny opis wdrożenia oraz film ilustrujący pracę cobotów UR w Pentik: https://www.universal-robots.com/case-stories/pentik-oy/ 


Źródło: Universal Robots
Redaktor: MRR