Cobotcel zorgt voor verdubbeling van productie

Geen banenverlies maar kwaliteitsverhoging

Wanneer de werknemers van Donk Industries ‘s morgens de werkvloer opkomen, heeft het beladingssysteem van de CNC-freesmachine het grootste deel van de nacht doorgewerkt. Een kort klusje volgt: het schoonmaken van de freesmachine en het verwisselen van de gefreesde aluminiumplaten voor onbewerkte platen. Daarna gaat het werk de rest van de dag weer zelfstandig door.

Voor het einde van de werkdag wordt de freesmachine nog een keer schoongemaakt, de platen worden nog een keer aangevuld, waarna het licht uit gaat en de deur dicht. De machine werkt de nacht door tot er geen platen meer te frezen zijn, zo’n twaalf uur later.

Olmia1

Sinds 2018 voedt een cobot in combinatie met een buffer­systeem, de Robobooster4000, een van de acht CNC-frees­machines. De aluminiumfabrikant gebruikt de cobotcel om ervoor te zorgen dat er de klok rond aluminiumplaten worden gefreesd. Maar behalve het beladen, heeft de cobot nog een andere taak. Terwijl de CNC-machine freest, tapt de cobot gaten in het werkstuk, om optimaal gebruik te maken van de beschikbare tijd. Werknemers kunnen zich bezig houden met andere en efficiëntere taken. Geen repeterende routineuze werkzaamheden maar taken zoals het maken van technische tekeningen of kwaliteitsinspecties. De collaboratieve toepassing heeft de output van de machine verdubbeld, met tegelijkertijd een hogere en stabielere productkwaliteit.

Voorwaarden

Jaap Zentveld, Assistent Production Manager bij Donk Industries en projectleider tijdens de implementatie van de cobot, vertelt over hun behoefte aan gekwalificeerd personeel en de voorwaarden waar een productielijn van kleine series aan moet voldoen. “Met deze collaboratieve toepassing van Olmia Robotics hebben we een oplossing gevonden die precies aan onze eisen voldoet. De laatste jaren wordt het bedrijf steeds meer geconfronteerd met een tekort aan geschoolde arbeidskrachten. Het was bijzonder moeilijk om personeel te vinden om de CNC-machines te bedienen, een eentonige en tijdrovende klus. Lange cyclustijden veroorzaakten lange pauzes, die je dan wachtend uitzit. Die tijd is te kort om een andere taak uit te voeren, maar opgeteld kom je toch op heel wat loze tijd. Medewerkers die eigenlijk andere verantwoordelijkheden hebben, waren aan de CNC-machine gebonden”, legt Jaap uit. “Dit had ook gevolgen voor de kwaliteit en lever­betrouwbaarheid van de producten.”

Flexibele, veilige automatisering

Dus ging Jaap op zoek naar een geschikte automati­seringsoplossing om de eigen medewerkers effectiever in te kunnen zetten en de productiviteit te verhogen met, behoud van dezelfde hoge kwaliteitsnormen. Ze bekeken verschillende opties, waaronder traditionele industriële robots die ze al kenden, maar de keuze viel op een cobot. De robots die al bij Donk Industries draaiden zijn groot, zwaar en moeilijk te programmeren. Uitbreiding van dit robotpark werd als niet wenselijk beoordeeld, alleen al om de flinke hoeveelheid ruimte die deze robots innemen.

Om die reden keken ze naar andere mogelijkheden en een cobot bleek de ideale oplossing. Dat had vooral te maken met de kleine voetprint van de cobot. Omdat er binnen Donk Industries geen ervaring was met cobots, werd er gezocht naar een partner die ook nog eens kon helpen bij alle facetten voor een goede implementatie. En zo kwamen ze bij Olmia Robotics uit.

Buffersysteem

Olmia Robotics, gespecialiseerd in het maken van cobotsets voor allerlei verschillende toepassingen, had al een buffer­systeem ontworpen en gebouwd voor het beladen van bewerkingsmachines. Dat systeem werd de Robobooster4000 gedoopt, vanwege de vier lades die het buffersysteem heeft. Voor Donk Industries werd de Robobooster4000 aangepast aan de specifieke vereisten van het proces. Het werd breder gemaakt, zodat er twee rijen aluminiumplaten op passen en er kwam een maatwerk raster waar de aluminiumplaten in staan.

Olmia2

De Robobooster4000 werd voorzien van een Universal Robots UR10. Voor de gripper op de UR10 werd gekozen voor de elektrische RG6 gripper van OnRobot, in combinatie met een Force/Torque sensor. Er is gekozen voor de UR10 vooral vanwege de reikwijdte (1300mm), zodat de cobot vanaf zijn standplaats in de CNC-machine kan komen en alle lades van de Robobooster4000 kan bereiken. Verder is het draagvermogen 10kg, wat ruim voldoende is voor gripper plus werkstuk. Daarnaast is de cobot ontworpen om bediend te worden door de persoon die ermee werkt. Dat betekent dat je geen robotprogrammeur hoeft te zijn om de cobot aanpassingen in zijn programmatuur te geven, aangezien de software een heel gebruiksvriendelijke userinterface heeft.

De gripper kreeg maatwerk vingertoppen om de platen goed stabiel vast te kunnen houden. De Force/Torque sensor zorgt ervoor, dat de cobot kan controleren of een plaat op de juiste wijze in de CNC-machine is gelegd.

Omdat er door het toepassen van een cobot geen extra hekwerken rondom de machine nodig zijn, kon de Robo­booster4000 zonder aanpassingen op de werkvloer geplaatst worden. Het bestaande looppad langs de machine kon gewoon blijven bestaan.

Communicatie met de cobot

Donk had al eens eerder een cobotproject uitgevoerd. Dat betrof een machine van een ouder type die niet voorbereid was op het gebruik van een robot of cobot. Omdat op die machine een groot deel van het jaar hetzelfde product draait, was dit de meest geschikte kandidaat om het automati­seringsproject te starten. Het repeterende werk van beladen van de machine is niet langer een taak voor de operator, die nu wordt ingezet voor onder andere controlewerk en productieoptimalisatie, wat een verbetering van de algehele kwaliteit op heeft geleverd.

Bij het nieuwe cobotproject zat het meeste werk in de implementatiefase in het verkrijgen van een goede commu­nicatiekoppeling tussen de CNC-machine en de cobot. Om dit voor elkaar te krijgen, is er intensief samengewerkt door Olmia Robotics en de machineleverancier. Door deze samenwerking lukte het om de juiste signalen af te tappen om machine en cobot met elkaar te laten communiceren. De cobot beschikt over verschillende mogelijkheden om met externe applicaties te communiceren. Hierdoor hoefde Donk niet te zoeken naar geschikte signalen voor de communicatie met de cobot, maar konden de signalen gebruikt worden die de CNC-machine kan afgeven en ontvangen.

Cobot eenvoudig te programmeren

Het bedienen van de cobot is eenvoudig. Een training van een dag is voldoende om zelfstandig een cobot te kunnen gebruiken. Om er voor te zorgen dat de nieuwe cobot direct bedrijfsklaar was voor de toepassing bij Donk Industries, leverde Olmia Robotics de cobot compleet met werkend programma. “Omdat we een volledig werkend systeem opgeleverd kregen, konden we ons vanaf het eerste moment concentreren op productieoptimalisatie. Ook hier konden we altijd terugvallen op Olmia, als we er zelf niet helemaal uitkwamen. Het resultaat is een optimaal werkend systeem dat constante kwaliteit en kwantiteit levert”, vertelt Jaap.

De taak om gaten te tappen terwijl de CNC-machine in bedrijf is, werd pas na enige tijd toegevoegd aan het programma. Volgens Peter van Olm van Olmia Robotics toont dit ook hoe flexibel een cobot is. “Eerst leer je de cobot kennen, daarna kijk je of je hem nóg efficiënter kunt gebruiken. En dat is dan snel te regelen door het gemak waarmee zo’n cobot te programmeren is.”

Uitdagingen

Donk Industries, opgericht in 1932, is een van de grootste producenten van kleine series in de Benelux. Op de locatie in Lopik produceren ongeveer honderd medewerkers allerlei aluminium­onderdelen voor Nederlandse en internationale klanten. De gieterij, poedercoatingfabriek, CNC-bewerkings­afdeling en productontwikkeling bevinden zich allemaal onder één dak. Het afhandelen van alle processen op één locatie is zowel voor klanten als voor Donk Industries zelf een logistiek voordeel: klanten kunnen bij één leverancier bestellen en het gevraagde product geassembleerd ontvangen. Hierdoor kan Donk Industries optimaal reageren op verzoeken van klanten.

Olmia3

Maar deze service brengt ook uitdagingen met zich mee. Als fabrikant van één artikel en kleine series moet Donk Industries een grote verscheidenheid aan producten beheren en produ­ceren. Tegelijkertijd moet het bedrijf zijn voorraden laag houden en klanten op tijd leveren. Om de concurrentiedruk te weerstaan, moet een automatiseringsoplossing flexibel en liefst veelzijdig in gebruik zijn. Met de komst van de cobot konden ze hier een antwoord op geven, maar Jaap Zentveld benoemt ook nog een aantal onverwachte voordelen. “De productkwaliteit is veel consistenter dan voorheen, dat merk je aan het feit dat het uitvalpercentage gehalveerd is. We automatiseren al veel andere delen van het productieproces met industriële robots”, zegt Jaap. “We moeten echter flexibel zijn met onze productvariatie en de kleine hoeveelheden en onze productielijnen snel kunnen omstellen. Bovendien vereisen de afzonderlijke producten van Donk Industries speciale behandeling. Collaboratieve applicaties voldoen met name aan deze eisen: ze kunnen flexibel worden omgesteld voor nieuwe taken en zijn eenvoudig te programmeren. In tegenstelling tot traditionele industriële robots, kan de combinatie van cobot, buffersysteem en bijbehorende end-of-arm tooling direct naast mensen worden gebruikt en werkt direct met hen samen.”

Samen met mensen

Alle producten die ontwikkeld worden voor cobots zijn bedoeld om ook gebruikt te worden door de mensen die ermee werken én om te gaan met wisselingen, in product of in taak. Net als de RG6 gripper van OnRobot die hier op de UR10 gebruikt wordt. De vingertoppen zijn binnen twee minuten verwisseld. Elk product dat bij Donk Industries door de freesmachine gaat, heeft zijn eigen eigenaardigheden. Per serie kan het nodig zijn dat er nieuwe vingertoppen worden gebruikt. Dat is veel handiger dan een heel andere gripper per product. Als er nieuwe producten worden toegevoegd, ontwikkelen de medewerkers samen met Olmia Robotics geschikte vingertoppen. Dan worden de vingertippen getekend, 3D-geprint en getest. Als de vingertippen optimaal zijn, worden ze van een duurzamer materiaal gemaakt.

Ook de medewerkers reageren positief op de helpende hand aan de CNC-machine. “Voor ons is de automatiserings­oplossing van Olmia Robotics een grote opluchting”, zegt Josine de Groot, medewerker bij Donk Industries. “We kunnen ophouden met een eentonige taak en hebben dus meer tijd om interessantere dingen te doen, zoals kwaliteitscontrole of het maken van technische tekeningen.” Bij Donk Industries gaan geen banen verloren door de CNC-assemblage te automatiseren. In feite stroomt kostbare werktijd nu naar activiteiten waar voorheen moeilijk gekwalificeerd personeel voor te vinden was.

Cobotisering in de toekomst

In de toekomst wil Donk Industries zich nog meer richten op automatisering. “Het hele project heeft ons laten zien dat cobotisering een echte verrijking is voor ons bedrijf en onze medewerkers”, vat Jaap samen. “We kunnen nu veel efficiënter produceren.” Jaap en zijn team zijn van plan om verdere CNC-machines te automatiseren met Olmia Robotics oplossingen om de druk op de werknemers te verlichten. Op deze manier blijft het traditionele bedrijf fit voor de toekomst en zorgt het ervoor dat het zijn klanten nog zeker tachtig jaar kan blijven ondersteunen.