1 短篇案例

俄亥俄州的T&W Stamping打算自動(dòng)化其鈑金加工業(yè)務(wù)中的一項(xiàng)勞動(dòng)密集型工序——管理電阻焊機(jī)。焊機(jī)的電磁脈沖會(huì)影響機(jī)器人伺服電機(jī)的正常工作，所以這項(xiàng)自動(dòng)化任務(wù)難度較大。該公司用UR5協(xié)作式機(jī)器人完成了自動(dòng)化改造，這款機(jī)器人的投資回報(bào)周期僅為4個(gè)月，引入后生產(chǎn)效率提高了40%，并將3名操作員從原崗位中解放了出來(lái)。

02 挑戰(zhàn)

Crum Manufacturing是優(yōu)傲機(jī)器人的認(rèn)證系統(tǒng)集成商，該公司的自動(dòng)化主管Juan Rodriguez表示：“使用協(xié)作式機(jī)器人來(lái)管理電阻焊機(jī)？據(jù)我們所知，業(yè)界還沒(méi)人這么做過(guò)。”

他在俄亥俄州揚(yáng)斯敦市與T&W Stamping公司有業(yè)務(wù)往來(lái)，T&W Stamping是一家主要為重型卡車(chē)市場(chǎng)服務(wù)的合同制造商，該公司需要可靠的自動(dòng)化解決方案。T&W Stamping的執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理Craig Sivak說(shuō)：“我們剛剛接到一位大客戶(hù)的合同，對(duì)方要我們生產(chǎn)動(dòng)力總成支架。訂單量并不大，每年大約生產(chǎn)40,000個(gè)零件，但每個(gè)零件都有8個(gè)焊接螺母，所以一共要完成320,000次焊接，我們不太想采取手工焊接的方案。”Sivak和他的團(tuán)隊(duì)決定研究協(xié)作式機(jī)器人是否能夠完成這項(xiàng)任務(wù)。他說(shuō)：“協(xié)作式機(jī)器人內(nèi)置了安全系統(tǒng)，無(wú)需放置防護(hù)欄，所以如果啟用這種機(jī)器人，我們就不用改變現(xiàn)有布局了。”

一般來(lái)說(shuō)，電阻焊作業(yè)中常用的是大型工業(yè)機(jī)器人，Rodriguez向我們解釋了小型協(xié)作式機(jī)器人無(wú)人問(wèn)津的原因。他說(shuō)：電阻焊機(jī)發(fā)出的EMP（電磁脈沖）會(huì)屏蔽掉一定半徑內(nèi)的所有電子信號(hào)，傳統(tǒng)機(jī)器人配有較大的C型夾具臂端工具，機(jī)器人距脈沖點(diǎn)非常遠(yuǎn)，所以這對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器人沒(méi)有影響；但如果換成現(xiàn)有單元中的小型協(xié)作式機(jī)器人，情況就完全不同了。”

03 解決方案

Crum Manufacturing將機(jī)器人接地，并在定制的臂端工具中使用了非金屬材料，這樣機(jī)器人既遠(yuǎn)離了焊機(jī)，又克服了電磁脈沖的影響。T&W Stamping用協(xié)作式機(jī)器人解決這一難題后，他們發(fā)現(xiàn)更大的驚喜還在后面。Sivak說(shuō)：“我們的工程師收到優(yōu)傲機(jī)器人給出的初始報(bào)價(jià)后大吃一驚，哪怕是大型機(jī)器人，開(kāi)銷(xiāo)一般也是六位數(shù)了；我們還以為協(xié)作式機(jī)器人會(huì)更貴呢。”相比使用8個(gè)獨(dú)立夾具固定零件，然后將其交給焊機(jī)焊接的做法，T&W Stamping現(xiàn)在能在節(jié)省30%成本的情況下完成整個(gè)單元的操作。這家合同制造商還縮減了3名操作員的崗位編制，這些操作員現(xiàn)正在從事其他增值業(yè)務(wù)的工作。Sivak也計(jì)算了投資回報(bào)周期，他說(shuō)：“我們的生產(chǎn)效率比之前提高了40%，現(xiàn)在我們無(wú)需另購(gòu)?qiáng)A具，更重要的是，縮減崗位編制后，人工成本也跟著大幅下降。綜合來(lái)看，投資回報(bào)周期還不到4個(gè)月。”

04 視覺(jué)引導(dǎo)確保精準(zhǔn)焊接

Sivak解釋道：“優(yōu)傲協(xié)作式機(jī)器人能在基準(zhǔn)點(diǎn)上揀選零件，所以它同時(shí)也是零件的夾具，這項(xiàng)功能非常實(shí)用。機(jī)器人一拾起零件，就能識(shí)別出每個(gè)孔洞的準(zhǔn)確位置。”

傳送帶上方的Cognex視覺(jué)攝像頭會(huì)引導(dǎo)零件的揀選操作。在攝像頭引導(dǎo)下，UR5會(huì)先將零件放置在兩臺(tái)電阻焊機(jī)的臺(tái)中，振動(dòng)螺母給料機(jī)將焊接螺母放到零件上后，臺(tái)焊機(jī)會(huì)焊接前四個(gè)螺母。步焊接結(jié)束后，UR5會(huì)旋轉(zhuǎn)支架，并將其送至第二臺(tái)焊機(jī)，以焊接后四個(gè)螺母。然后，UR5會(huì)將零件放上出站傳送帶，傳送帶上方裝有第二臺(tái)Cognex攝像頭。該攝像頭會(huì)檢查零件的全部8個(gè)螺母是否均已焊接到位，焊接位置是否正確，是否都有螺紋，全套流程共用時(shí)52秒。

設(shè)備不停機(jī)，一致性

T&W Stamping的工作時(shí)間是每周5天，每天8小時(shí)三班倒。一般情況下，UR5以60%峰值產(chǎn)能的模式工作，目前已運(yùn)行兩年多。Sivak表示：“經(jīng)UR機(jī)器人處理過(guò)的產(chǎn)品，一致性都非常高，我們很滿(mǎn)意。這么久來(lái)，我們沒(méi)出過(guò)任何生產(chǎn)問(wèn)題，也沒(méi)停過(guò)機(jī)。如果沒(méi)有機(jī)器人，我們就得在單元里安排4名操作員，讓他們管理8個(gè)夾具，完成往零件上焊接螺母的工作。”現(xiàn)在，1名操作員管理單元就足矣。這位操作員雖然沒(méi)有機(jī)器人技術(shù)背景，但在參加了三天的UR5操作和編程培訓(xùn)課程后，現(xiàn)在已經(jīng)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和協(xié)作式機(jī)器人運(yùn)行的負(fù)責(zé)人了。

Juan Rodriguez為T(mén)&W開(kāi)發(fā)了機(jī)器人單元，他對(duì)這項(xiàng)成就深感自豪。他說(shuō)：“這些電阻焊機(jī)已經(jīng)用了30多年了，能將這種設(shè)備與全新的協(xié)作式機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來(lái)，于我們于公司而言，都是件非常有意義的事。未來(lái)，優(yōu)傲機(jī)器人肯定還會(huì)集成到更多的電阻焊機(jī)和焊接設(shè)備中。”

T&W Stamping正在研究協(xié)作式機(jī)器人可以處理的新任務(wù)。Sivak正在研究MIG焊接，他表示：“生產(chǎn)油底殼時(shí)，我們需要把零件電阻焊到產(chǎn)品上，但由于零件的尺寸和配置較為特殊，用電阻焊機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的難度很大。我們打算用UR機(jī)器人將部件固定到零件上，并在其中一個(gè)零件上放置焊槍?zhuān)缓笥煤笜屵M(jìn)行MIG焊接。未來(lái)，機(jī)器人將自行完成焊接任務(wù)，所以對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這將是一項(xiàng)全新的挑戰(zhàn)。”

克服的自動(dòng)化挑戰(zhàn)：

能與傳統(tǒng)電阻焊機(jī)一同工作

無(wú)需變更現(xiàn)有布局

產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)

無(wú)需維護(hù)、無(wú)停機(jī)時(shí)間、生產(chǎn)不會(huì)中斷、可滿(mǎn)足未來(lái)應(yīng)用需求，簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的檢查流程

關(guān)鍵價(jià)值驅(qū)動(dòng)因素：

4個(gè)月實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)

編程簡(jiǎn)單

協(xié)作性與安全性

提高產(chǎn)品質(zhì)量和一致性

協(xié)作式機(jī)器人完成的任務(wù)：

從進(jìn)/出站傳送帶上揀選和放置零件、管理電阻焊機(jī)

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