1 短篇案例

俄亥俄州的T&W Stamping打算自動化其鈑金加工業(yè)務中的一項勞動密集型工序——管理電阻焊機。焊機的電磁脈沖會影響機器人伺服電機的正常工作，所以這項自動化任務難度較大。該公司用UR5協(xié)作式機器人完成了自動化改造，這款機器人的投資回報周期僅為4個月，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。

02 挑戰(zhàn)

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

他在俄亥俄州揚斯敦市與T&W Stamping公司有業(yè)務往來，T&W Stamping是一家主要為重型卡車市場服務的合同制造商，該公司需要可靠的自動化解決方案。T&W Stamping的執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理Craig Sivak說：“我們剛剛接到一位大客戶的合同，對方要我們生產(chǎn)動力總成支架。訂單量并不大，每年大約生產(chǎn)40,000個零件，但每個零件都有8個焊接螺母，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和他的團隊決定研究協(xié)作式機器人是否能夠完成這項任務。他說：“協(xié)作式機器人內(nèi)置了安全系統(tǒng)，無需放置防護欄，所以如果啟用這種機器人，我們就不用改變現(xiàn)有布局了。”

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

03 解決方案

Crum Manufacturing將機器人接地，并在定制的臂端工具中使用了非金屬材料，這樣機器人既遠離了焊機，又克服了電磁脈沖的影響。T&W Stamping用協(xié)作式機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：“我們的工程師收到優(yōu)傲機器人給出的初始報價后大吃一驚，哪怕是大型機器人，開銷一般也是六位數(shù)了；我們還以為協(xié)作式機器人會更貴呢。”相比使用8個獨立夾具固定零件，然后將其交給焊機焊接的做法，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)務的工作。Sivak也計算了投資回報周期，他說：“我們的生產(chǎn)效率比之前提高了40%，現(xiàn)在我們無需另購夾具，更重要的是，縮減崗位編制后，人工成本也跟著大幅下降。綜合來看，投資回報周期還不到4個月。”

04 視覺引導確保精準焊接

Sivak解釋道：“優(yōu)傲協(xié)作式機器人能在基準點上揀選零件，所以它同時也是零件的夾具，這項功能非常實用。機器人一拾起零件，就能識別出每個孔洞的準確位置。”

傳送帶上方的Cognex視覺攝像頭會引導零件的揀選操作。在攝像頭引導下，UR5會先將零件放置在兩臺電阻焊機的臺中，振動螺母給料機將焊接螺母放到零件上后，臺焊機會焊接前四個螺母。步焊接結束后，UR5會旋轉支架，并將其送至第二臺焊機，以焊接后四個螺母。然后，UR5會將零件放上出站傳送帶，傳送帶上方裝有第二臺Cognex攝像頭。該攝像頭會檢查零件的全部8個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52秒。

設備不停機，一致性

T&W Stamping的工作時間是每周5天，每天8小時三班倒。一般情況下，UR5以60%峰值產(chǎn)能的模式工作，目前已運行兩年多。Sivak表示：“經(jīng)UR機器人處理過的產(chǎn)品，一致性都非常高，我們很滿意。這么久來，我們沒出過任何生產(chǎn)問題，也沒停過機。如果沒有機器人，我們就得在單元里安排4名操作員，讓他們管理8個夾具，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。這位操作員雖然沒有機器人技術背景，但在參加了三天的UR5操作和編程培訓課程后，現(xiàn)在已經(jīng)是產(chǎn)品檢驗和協(xié)作式機器人運行的負責人了。

Juan Rodriguez為T&W開發(fā)了機器人單元，他對這項成就深感自豪。他說：“這些電阻焊機已經(jīng)用了30多年了，能將這種設備與全新的協(xié)作式機器人技術結合起來，于我們于公司而言，都是件非常有意義的事。未來，優(yōu)傲機器人肯定還會集成到更多的電阻焊機和焊接設備中。”

T&W Stamping正在研究協(xié)作式機器人可以處理的新任務。Sivak正在研究MIG焊接，他表示：“生產(chǎn)油底殼時，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，用電阻焊機實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的難度很大。我們打算用UR機器人將部件固定到零件上，并在其中一個零件上放置焊槍，然后用焊槍進行MIG焊接。未來，機器人將自行完成焊接任務，所以對機器人來說，這將是一項全新的挑戰(zhàn)。”

克服的自動化挑戰(zhàn)：

能與傳統(tǒng)電阻焊機一同工作

無需變更現(xiàn)有布局

產(chǎn)品質(zhì)量達標

無需維護、無停機時間、生產(chǎn)不會中斷、可滿足未來應用需求，簡化發(fā)動機結構的檢查流程

關鍵價值驅(qū)動因素：

4個月實現(xiàn)投資回報

編程簡單

協(xié)作性與安全性

提高產(chǎn)品質(zhì)量和一致性

協(xié)作式機器人完成的任務：

從進/出站傳送帶上揀選和放置零件、管理電阻焊機

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