01：短篇案例

俄亥俄州的T&W Stamping打算自動化其鈑金加工業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

Crum Manufacturing是優傲機器人的認證系統集成商，該公司的自動化主管Juan Rodriguez表示：“使用協作式機器人來管理電阻焊機？據我們所知，業界還沒人這么做過。”

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的執行副總裁兼總經理Craig Sivak說：“我們剛剛接到一位大客戶的合同，對方要我們生產動力總成支架。訂單量并不大，每年大約生產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作式機器人是否能夠完成這項任務。他說：“協作式機器人內置了安全系統，無需放置防護欄，所以如果啟用這種機器人，我們就不用改變現有布局了。”

一般來說，電阻焊作業中常用的是大型工業機器人，Rodriguez向我們解釋了小型協作式機器人無人問津的原因。他說：電阻焊機發出的EMP（電磁脈沖）會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，機器人距脈沖點非常遠，所以這對傳統機器人沒有影響；但如果換成現有單元中的小型協作式機器人，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用協作式機器人解決這一難題后，他們發現更大的驚喜還在后面。Sivak說：“我們的工程師收到優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了；我們還以為協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現在能在節省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，這些操作員現正在從事其他增值業務的工作。Sivak也計算了投資回報周期，他說：“我們的生產效率比之前提高了40%，現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：“優傲協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第一臺中，振動螺母給料機將焊接螺母放到零件上后，第一臺焊機會焊接前四個螺母。第一步焊接結束后，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。
 

安裝在進/出站傳送帶上方的Cognex攝像頭可提供視覺引導，確保UR5能在基準點上揀選各個支架，每次焊接均可順利進行。
 

為評估應用風險，Crum Manufacturing創建了一個混合單元，電阻焊機可從側面進入，但需從前方用安全墊打開，一旦有人進入單元，安全墊就會使單元停止工作。Crum Manufacturing的自動化主管Juan Rodriquez說：“協作式機器人并非單元中真正的安全隱患。”“協作式機器人的頭部不會隨意擺動，所以它不會傷到人，而且它的動作也不快。真正的風險點是電阻焊點。”這種機器人機型小巧，占地面積少，操作員可以輕松進入單元，無需經常上鎖/掛牌。
 

優傲機器人的UR5協作式機器人可以完成這個52秒的循環，其中涉及的工序包括從進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。一改往日手工焊接的工作內容，操作員Frank Fowler正在編程UR5并檢查產品質量。這位毫無機器人操作經驗的操作員表示：“現在上班有意思多了，看著各種系統相互銜接作業，我整個人心情都變好了。”雖然只參加了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的自動化主管Juan Rodriguez說：“這些電阻焊機已經用了30多年了，能將這種設備與全新的協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，優傲機器人肯定還會集成到更多的電阻焊機和焊接設備中。”
 

協作式機器人處理的零件是用于8級卡車動力總成中的重型儀表支架，其中共焊有8個螺母。
 

UR5將零件送至焊機后，振動螺母給料機會彈出一個將焊到零件上的螺母。焊機的尖端可進行模擬反饋，當螺栓丟失或顛倒時，該尖端將通過硬接線繼電器向可編程邏輯控制器發送信號，然后，可編程邏輯控制器通過以太網將這些信息發送給UR5，UR5會將問題螺栓放入一個箱子中，并向系統發送信號，請求系統重新發送一個螺栓。
 

設備不停機，一致性出色

T&WStamping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%峰值產能的模式工作，目前已運行兩年多。Sivak表示：“經UR機器人處理過的產品，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，現在已經是產品檢驗和協作式機器人運行的負責人了。

JuanRodriguez為T&W開發了機器人單元，他對這項成就深感自豪。他說：“這些電阻焊機已經用了30多年了，能將這種設備與全新的協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&WStamping正在研究協作式機器人可以處理的新任務。Sivak正在研究MIG焊接，他表示：“生產油底殼時，我們需要把零件電阻焊到產品上，但由于零件的尺寸和配置較為特殊，用電阻焊機實現自動化生產的難度很大。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。”
 

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