01：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)中的一項勞動(dòng)密集型工序——管理電阻焊機。焊機的電磁脈沖會(huì )影響機器人伺服電機的正常工作，所以這項自動(dòng)化任務(wù)難度較大。該公司用UR5協(xié)作式機器人完成了自動(dòng)化改造，這款機器人的投資回報周期僅為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

Crum Manufacturing是優(yōu)傲機器人的認證系統集成商，該公司的自動(dòng)化主管Juan Rodriguez表示：“使用協(xié)作式機器人來(lái)管理電阻焊機？據我們所知，業(yè)界還沒(méi)人這么做過(guò)?！?/p>

他在俄亥俄州揚斯敦市與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?！盨ivak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(wù)。他說(shuō)：“協(xié)作式機器人內置了安全系統，無(wú)需放置防護欄，所以如果啟用這種機器人，我們就不用改變現有布局了?！?/p>

一般來(lái)說(shuō)，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(wú)人問(wèn)津的原因。他說(shuō)：電阻焊機發(fā)出的EMP（電磁脈沖）會(huì )屏蔽掉一定半徑內的所有電子信號，傳統機器人配有較大的C型夾具臂端工具，機器人距脈沖點(diǎn)非常遠，所以這對傳統機器人沒(méi)有影響；但如果換成現有單元中的小型協(xié)作式機器人，情況就完全不同了?！?/p>

案例視頻 — T&W Stamping 焊接應用中的協(xié)作式機器人 - 美國

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)現更大的驚喜還在后面。Sivak說(shuō)：“我們的工程師收到優(yōu)傲機器人給出的初始報價(jià)后大吃一驚，哪怕是大型機器人，開(kāi)銷(xiāo)一般也是六位數了；我們還以為協(xié)作式機器人會(huì )更貴呢?！毕啾仁褂?個(gè)獨立夾具固定零件，然后將其交給焊機焊接的做法，T&W Stamping現在能在節省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，這些操作員現正在從事其他增值業(yè)務(wù)的工作。Sivak也計算了投資回報周期，他說(shuō)：“我們的生產(chǎn)效率比之前提高了40%，現在我們無(wú)需另購夾具，更重要的是，縮減崗位編制后，人工成本也跟著(zhù)大幅下降。綜合來(lái)看，投資回報周期還不到4個(gè)月?！?br/>  

04：視覺(jué)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(diǎn)上揀選零件，所以它同時(shí)也是零件的夾具，這項功能非常實(shí)用。機器人一拾起零件，就能識別出每個(gè)孔洞的準確位置?！?/p>

傳送帶上方的Cognex視覺(jué)攝像頭會(huì )引導零件的揀選操作。在攝像頭引導下，UR5會(huì )先將零件放置在兩臺電阻焊機的第一臺中，振動(dòng)螺母給料機將焊接螺母放到零件上后，第一臺焊機會(huì )焊接前四個(gè)螺母。第一步焊接結束后，UR5會(huì )旋轉支架，并將其送至第二臺焊機，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。
 

安裝在進(jìn)/出站傳送帶上方的Cognex攝像頭可提供視覺(jué)引導，確保UR5能在基準點(diǎn)上揀選各個(gè)支架，每次焊接均可順利進(jìn)行。
 

為評估應用風(fēng)險，Crum Manufacturing創(chuàng )建了一個(gè)混合單元，電阻焊機可從側面進(jìn)入，但需從前方用安全墊打開(kāi)，一旦有人進(jìn)入單元，安全墊就會(huì )使單元停止工作。Crum Manufacturing的自動(dòng)化主管Juan Rodriquez說(shuō)：“協(xié)作式機器人并非單元中真正的安全隱患?！薄皡f(xié)作式機器人的頭部不會(huì )隨意擺動(dòng)，所以它不會(huì )傷到人，而且它的動(dòng)作也不快。真正的風(fēng)險點(diǎn)是電阻焊點(diǎn)?！边@種機器人機型小巧，占地面積少，操作員可以輕松進(jìn)入單元，無(wú)需經(jīng)常上鎖/掛牌。
 

優(yōu)傲機器人的UR5協(xié)作式機器人可以完成這個(gè)52秒的循環(huán)，其中涉及的工序包括從進(jìn)站傳送帶上揀選零件、將零件送至兩臺電阻焊機，并將加工完畢的零件放上出站傳送帶。
 

UR5協(xié)作式機器人將三名操作員從管理電阻焊機的枯燥工作中解放了出來(lái)。一改往日手工焊接的工作內容，操作員Frank Fowler正在編程UR5并檢查產(chǎn)品質(zhì)量。這位毫無(wú)機器人操作經(jīng)驗的操作員表示：“現在上班有意思多了，看著(zhù)各種系統相互銜接作業(yè)，我整個(gè)人心情都變好了?！彪m然只參加了3天的培訓，但他現在也能給機器人編程，并監督機器人運行了。
 

Crum Manufacturing的自動(dòng)化主管Juan Rodriguez說(shuō)：“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(shù)結合起來(lái)，于我們于公司而言，都是件非常有意義的事。未來(lái)，優(yōu)傲機器人肯定還會(huì )集成到更多的電阻焊機和焊接設備中?！?/em>
 

協(xié)作式機器人處理的零件是用于8級卡車(chē)動(dòng)力總成中的重型儀表支架，其中共焊有8個(gè)螺母。
 

UR5將零件送至焊機后，振動(dòng)螺母給料機會(huì )彈出一個(gè)將焊到零件上的螺母。焊機的尖端可進(jìn)行模擬反饋，當螺栓丟失或顛倒時(shí)，該尖端將通過(guò)硬接線(xiàn)繼電器向可編程邏輯控制器發(fā)送信號，然后，可編程邏輯控制器通過(guò)以太網(wǎng)將這些信息發(fā)送給UR5，UR5會(huì )將問(wèn)題螺栓放入一個(gè)箱子中，并向系統發(fā)送信號，請求系統重新發(fā)送一個(gè)螺栓。
 

設備不停機，一致性出色

T&WStamping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，目前已運行兩年多。Sivak表示：“經(jīng)UR機器人處理過(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。如果沒(méi)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(gè)夾具，完成往零件上焊接螺母的工作?！爆F在，1名操作員管理單元就足矣。這位操作員雖然沒(méi)有機器人技術(shù)背景，但在參加了三天的UR5操作和編程培訓課程后，現在已經(jīng)是產(chǎn)品檢驗和協(xié)作式機器人運行的負責人了。

JuanRodriguez為T(mén)&W開(kāi)發(fā)了機器人單元，他對這項成就深感自豪。他說(shuō)：“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(shù)結合起來(lái)，于我們于公司而言，都是件非常有意義的事。未來(lái)，優(yōu)傲機器人肯定還會(huì )集成到更多的電阻焊機和焊接設備中?！?br/>
T&WStamping正在研究協(xié)作式機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，用電阻焊機實(shí)現自動(dòng)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(gè)零件上放置焊槍?zhuān)缓笥煤笜屵M(jìn)行MIG焊接。未來(lái)，機器人將自行完成焊接任務(wù)，所以對機器人來(lái)說(shuō)，這將是一項全新的挑戰?！?br/>  

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