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La tarea:
El reconocido fabricante de motosierras STIHL, con sede en Waiblingen, cerca de Stuttgart, también fabrica una gama de motosierras de poda de gasolina. Aquí es donde el robot colaborativo CR-35iA entra en acción. Una motosierra de poda pesa aproximadamente 10 kg, y sin la ayuda del CR-35iA, el operario tiene que manipularla por sí mismo. Hasta ahora, esto ha demostrado ser una carga considerable para el operario.

La solución:
El uso del robot debería disminuir la carga sobre los empleados en la línea de embalaje de la sierra de poda. En la nueva línea de embalaje, la tarea del robot es retirar la amoladora de corte de una cinta transportadora suspendida, realizar la prueba de agitación, y mantenerla suspendida hasta que se complete positivamente una inspección visual. Posteriormente, el robot coloca la sierra de poda en una caja de envío.

El resultado:
El robot alivia la carga sobre los empleados de la línea de embalaje, moviéndose a una velocidad de 250 mm/s. y evita que los trabajadores levanten cargas pesadas. Ya que una sierra de poda pesa aproximadamente 10 kg, la carga total soportada durante un turno por empleado es de aproximadamente 8 toneladas. El software "Line Tracking" de FANUC y la opción "Collision Guard", que ya eran conocidos por STIHL, simplifican el proceso. STIHL ha estado trabajando con robots FANUC en sus operaciones mundiales desde los 90.

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STIHL abre nuevas posibilidades con los robots colaborativos de FANUC

Cientos de robots ya están en uso en la planta del fabricante de motosierras STIHL, con sede en Waiblingen, cerca de Stuttgart. Ahora se ha añadido el primer robot colaborativo. STIHL ha dado un paso adelante en el desarrollo de la tecnología utilizando el FANUC CR-35iA. El robot alivia la carga sobre los empleados en la línea de embalaje de la sierra de poda.

La puesta en marcha de la producción solo llevó tres días. Para entonces, ya se habían conseguido los números de piezas especificados. Esto fue gracias a la buena preparación detrás de la primera implementación de un robot colaborativo en STIHL. El equipo de ingeniería de producción in situ de la empresa pasó un año desarrollando los requisitos técnicos y preparando el lugar de trabajo para el CR-35iA. Toda esta preparación ha merecido la pena. Incluso en el primer turno nocturno, el robot estuvo funcionando sin problemas. Aquí es donde el líder de grupo del equipo, André Lange, responsable de la planificación de servicio y hardware, se benefició de la cercana familiaridad con la tecnología de los robots FANUC que habían desarrollado para muchas aplicaciones:

La manipulación y programación son naturales para el equipo, que como André Lange señala, “nos permitió concentrarnos en implementar el concepto del lugar de trabajo colaborativo”.

STIHL ha seguido un camino de crecimiento durante años

El año pasado, el fabricante de motosierras consiguió una facturación récord de 3460 millones de Euros. Entre los años 2015 y 2019, la inversión mundial de la empresa en desarrollo de producto, fabricación y ventas fue de aproximadamente 1000 millones de Euros. De esta cantidad, 300 millones de Euros se han invertido solo en la compañía matriz, un compromiso claro hacia la ubicación alemana. Se fabrican y embalan una gran gama de productos para el usuario profesional, incluyendo motosierras de poda, en la sede central de la empresa en Waiblingen. Aquí es donde el robot colaborativo CR-35iA entra en acción.

En la nueva línea de embalaje, la tarea del robot es retirar la sierra de poda de una cinta transportadora suspendida, para realizar la prueba de agitación, y mantenerla suspendida hasta que se complete positivamente una inspección visual final. Luego, el robot coloca la sierra de poda en una caja de envío ya preparada. En este área de colaboración, el robot solo se mueve a la velocidad permitida de 250 mm/s. 
El CR-35iA gestiona la manipulación de las tareas más desafiantes

Antes de la introducción del robot en esta estación de trabajo, la manipulación y la prueba de agitación se realizaban manualmente por el operario.

Básicamente, la prueba de agitación es una prueba acústica, por la que se agita la sierra de poda; pero es un paso importante en el control de calidad y la inspección final. Si se escucha un sonido de "clic" cuando se agita, entonces el cabezal de succión se ha instalado correctamente y la sierra de poda puede embalarse. Como una sola sierra de poda pesa aproximadamente 10 kg, el total de peso levantado por empleado es de ocho toneladas. Por tanto, el robot ofrece un alivio considerable para el empleado.

El personal de la línea de embalado se involucró desde el inicio del proyecto. No solo pudieron ofrecer una evaluación experta de la configuración de la prueba, sino que también influyeron en el diseño y ergonomía. Markus Wahl, del departamento de Ingeniería de producción en STIHL, y responsable de la construcción de los sistemas de montaje, se involucró con los robots diariamente durante el periodo de desarrollo: “Los empleados de la línea de embalaje han aportado muchas ideas buenas que hemos implementado.” Como las sugerencias provenían directamente de la experiencia práctica, esto tenía sentido a nivel de ingeniería y aumentó la aceptación entre el personal desde el principio.

La cinta transportadora suspendida tiene un montaje de unas 80 piezas. Pero ya que la duración del trabajo de ajuste de cada sierra de poda, durante la prueba al final de la línea, puede variar, no todos los montajes de piezas sobre la cinta se ocupan. En ocasiones, varias posiciones están desocupadas. Varios sistemas de cámaras reconocen los ganchos de la cinta transportadora sobre los que cuelgan las sierras. Esta información se transmite al controlador principal y a la gestión de datos. El robot sincroniza su velocidad con la cinta transportadora, mediante el software "Line Tracking" de FANUC, y actúa en el momento adecuado. Como Markus Wahl explica: “El objetivo es utilizar el robot tan continuamente como sea posible para que no tener tiempos muertos.” Uno de los muchos pequeños trucos usados es la velocidad del colgador: Se ha diseñado para que sea variable.

Para que el robot pueda ser utilizado al máximo, hay un almacenamiento intermedio tras la cinta transportadora suspendida. Este almacenamiento se utiliza, por ejemplo, cuando llegan más sierras a la estación de embalaje de las que el empleado puede inspeccionar, o si el empleado se toma un descanso. Luego el robot trabaja de forma totalmente automática. El objetivo en todas las situaciones es mantener la cinta transportadora suspendida vacía. Si el "reabastecimiento" desde el montaje es menor, el robot trabaja para vaciar el almacenamiento. Una variable en esta posición es el empleado. Los tiempos para la prueba individual pueden variar. 

Y como Markus Wahl comenta: “Tuvimos que corregir esto con ingeniería de control

Si el robot pasa por alto una pieza de trabajo, existen diferentes escenarios de demolición. El robot agarra la sierra por las dos asas, una después de la otra. Solo cuando haya agarrado las dos asas, el robot podrá retirar la sierra de poda de la cinta transportadora suspendida. Si esto no ocurre, espera a la siguiente pieza.

Por eso, indica Markus Wahl: “Comprobamos la carga completa elevada en la pinza.”

STIHL utiliza nueva tecnología para la producción

STIHL ha desarrollado su propia pinza para el CR-35iA. Se basa en una pinza convencional. Sin embargo, no está abiertamente visible, ya que la pinza tiene una cubierta, de forma que la capa protectora tiene un efecto de amortiguación adicional cuando entra en contacto con las personas. Para conseguir esto, fue necesario que los ingenieros de producción en Waiblingen incorporaran mucha ingeniería adicional. Como resultado, la pinza ha sido desarrollada para conseguir un elemento interactivo entre hombre y máquina. Por tanto indica en qué modo está mediante LED. El LED rojo se ilumina, por ejemplo, cuando el robot está funcionando en el modo de alta velocidad a 750 mm/s. El modo MRC (Machine Robot Collaboration) seguro se indica mediante un LED azul. Los botones iluminados, situados en la pinza, permiten al operario confirmar el estado de OK, o de forma similar, el estado NO OK, si descubre un defecto y la sierra sostenida por la pinza debe descargarse para su revisión. Si el robot está parado, porque los escáneres han detectado a una persona en la zona de seguridad, por ejemplo, la función de la pinza se desactiva. Como resultado, se ha perfeccionado el esfuerzo para adaptarse a los requisitos operativos: capacidad de carga de 10 kg, velocidad de aceleración máxima de 750 mm/s y perfil de aceleración escalonado. 
Las pinzas del robot, con detección especial táctil, actúan como un elemento de interacción entre el hombre y el robot
El esfuerzo realizado en la integración de los sistemas, no solo con respecto a la pinza, plantea la pregunta de por qué STIHL no dependió de un integrador externo, en vez de realizar el desarrollo ellos mismos. Para Markus Wahl, la respuesta es sencilla: “Conocemos nuestros productos, nuestros procesos y a nuestros empleados en el centro de producción. Y porque hemos hablado con las personas en producción, desde el principio, también conocemos las diferentes situaciones que pueden producirse.” Además, tratar con las bases de datos de producto y montaje relevantes, y obtener el conocimiento de la estructura del sistema de producción requeriría un tiempo considerable para un integrador externo. Como André Lange indica: “No habríamos podido definir nuestras especificaciones de requisitos por adelantado.”

La capacidad de usar el robot colaborativo CR-35iA con el sistema de control FANUC normal, igual que sus "colegas" amarillos, demostró ser una de las principales ventajas: La tecnología de control y la interfaz del usuario son las mismas. Los componentes del sistema utilizados, como el software "Line Tracking" de FANUC, que es particularmente útil para la sincronización del sistema de cinta transportadora suspendida, la integración de los sistemas de cámaras o la opción de software "Collision Guard", ya son bien conocidos y apreciados por STIHL. 
Y aquí es donde STIHL tiene una gran experiencia. Desde la primera introducción de robótica a mediados de los 90, se ha acumulado mucha experiencia en ingeniería robótica, particularmente con los cientos de robots FANUC que operan en todas las plantas STIHL del mundo. André Lange enfatiza que: “Adoptamos y seguimos conceptos de producción relativamente uniformes en todas las ubicaciones.. El equipamiento de producción, que se utiliza en todo el mundo, como los robots FANUC, hace que la vida sea más fácil para nosotros en distintos niveles, desde la ingeniería y la programación hasta el mantenimiento.”

Se espera que, en el futuro, el uso de robots aumentará en nuestros procesos de producción", explica Lange. El hecho de que la robótica colaborativa es actualmente el centro de atención, se debe únicamente al mayor desarrollo de la estrategia de producción existente, con su alto nivel de integración vertical. André Lange: “Siempre nos hacemos la pregunta: ¿cómo pueden los robots aligerar la carga diaria del empleado? La robótica colaborativa es una tecnología que abre nuevas posibilidades: Ahora tenemos la posibilidad de que los humanos trabajen codo con codo con un robot. Queremos probar esto, para movernos hacia adelante y obtener una ventaja competitiva”.

Los argumentos que André Lange lanza en favor del MRC, pueden más o menos aplicarse igualmente a la robótica convencional. Sin embargo, señala claramente donde está el paso clave para STIHL: “Ya contamos con un alto nivel de automatización, pero desde ahora debemos buscar y cerrar los huecos existentes. Esta tecnología abre nuevas posibilidades para diseñar la planta de producción”.

La seguridad es lo primero

El CR-35iA ha estado funcionando diariamente durante más de medio año, y no solo los gestores del proyecto, André Lange y Markus Wahl están satisfechos con el robot. También ha sido completamente aceptado por el personal. Conocido de forma afectuosa entre el personal Hulk, el Robot Colaborativo es algo que ninguno de los empleados de STIHL quiere perderse.

La colaboración abierta con la autoridad OHS merece la pena

El CR-35iA ha estado funcionando diariamente durante más de medio año, y no solo los gestores del proyecto, André Lange y Markus Wahl están satisfechos con el robot. También ha sido completamente aceptado por el personal. Conocido de forma afectuosa entre el personal Hulk, el Robot Colaborativo es algo que ninguno de los empleados de STIHL quiere perderse.

Acerca de STIHL

El Grupo STIHL desarrolla, fabrica y distribuye equipos motorizados para aplicaciones forestales y agrícolas, para jardinería, sector de la construcción y para el usuario privado más exigente. La gama de productos se complementa con la gama VIKING de equipos para el jardín. Los productos se venden exclusivamente en más de 160 países a través de una red de agentes de servicio autorizados, que consiste en 37 filiales de ventas y marketing del grupo, alrededor de 120 importadores y más de 45.000 distribuidores autorizados. STIHL fabrica en siete países del mundo: Alemania, EE. UU., Brasil, Suiza, Austria, China y Filipinas. Desde 1971, STIHL ha sido la marca más vendida de motosierras. La empresa se fundó en 1926 y tiene su sede central en Waiblingen, cerca de Stuttgart. En 2016, STIHL generó ventas de 3.460 millones de Euros, y tiene 14.920 empleados en todo el mundo.