机器人与雷射技术共同刻划未来

2018-04-02 06:19:00
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机器人和雷射两者之间的关联由来已久。而现在,成本效益高又易于使用的协作型机器人,加上新一代低成本的雷射技术,两者一拍即合,适用于多种的雕刻及打标应用情境。

「这年头,甚么东西都要编号。」Gravotech 的美西经理 Victor Amorim 这么说道。 Gravotech 是业务遍及全球的打标及雕刻设备供应商。Amorim 以 2010 年的墨西哥湾漏油事件为例说明,因为没有可供追踪的编号,让英国石油 (BP) 无法将过错归咎于其包商。而今日,几乎任何生产出来的产品都需要打标来标示其制造商、零件编号、日期编码或序号,以供日后追踪,也作为判断保固的依据资讯。

Gravotech 使用自动打标系统,让产线高效流畅

Gravotech 最近展示了使用 UR5 机器人的全新自动化雷射及点针式打标解决方案。视零件类型及所需的打标类型而定,UR5 机器人会自动将零件放置到 Gravotech LW2 Class 1 雷射装置中,使用 F30 光纤雷射打标,或将零件放到 XF510CP 点针式打标机下。UR 机器人快速、精确、用途广、易于控制,且可透过触控介面立即进行程式变更。而且亦具备内建安全感应器,可在运作时安全地允许作业员在旁检查或进行相关处理。

Gravotech 预测,对于可让生产流程更顺畅、可靠及一致的自动化打标解决方案,将在未来产生更多的商机。Amorim 说:「我们所服务的产业很多样,有军事、医疗相关、汽车、石油及天然气。而这些产业需要我们为他们的零件打标,因为没打标就不能出货,没出货就收不到货款。因此,打标是整个过程中很重要的一环,而有了 UR 机器人及我们的雷射机台后,我们让整个流程动了起来。我们让客户可高枕无忧。」


观看 Gravotech  Oestling Laser 如何部署 UR 机器人

OSTLING 为精密医疗器材进行全自动打标,无须人力介入

Ostling 是另一间全球化的打标系统供应业者,使用超二极体激发固态 (DPSS) 雷射打标系统,并以 UR 机器人进行自动化。Ostling 的产品支援经理 Brian Watts 说明,机器人完全控制了 Z 轴的焦点、俯仰角控制及雷射打标的位置。机器人还可加入视觉系统,为完成的标记进行检查,或使用视觉系统进行切割或焊接。

UR 机器人为 Ostling 的自动化系统增加了重要的功能。Watts 说:「UR 机器人的程式编写真的相当简单。因为机器人的协作特性,不仅设定安装都简单,还相当安全。我过去经常使用的许多程式属性,都有很大的安全性考量。而有了 UR 机器人,一切就是我抓着末端夹治具这么简单,然后移动到定位,再使用示教器输入微调好的设定。」

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UR3 机器人完全控制了 Z 轴的焦点、俯仰角控制及雷射打标的位置。

Ostling 觉得这套现成可用的系统潜力无穷,特别是对应大量打标的应用模式,因为作业员很难持续地保持稳定一致,且这样对作业员的职业健康也是一大挑战。Ostling 的系统相当适用于医疗器材,因为医疗器材的生产必须在 Class 10,000 的无尘室中进行,完全不能有人的介入。在这样的应用情境中,可由机器人夹取并检验零件,并使用视觉系统找出要在何处打标,如此一来就无需作业员参与其中。

Watts 解释说:「有些情况下,像是腹腔镜或内视镜手术,会需要非常非常精密的刻度或标示记号。这时,雷射和机器人联手运作就非常重要,这样才能确保零件的标示确实在我们所指定的位置进行。这样也便于追溯。我们可在零件上做个记号或标记,并将其放在视觉系统下,让机器人实际使用该记号进行全部定位,然后再到视觉系统进行验证,回头将资讯输入资料库,并将零件放行供最终生产使用,若零件不正确的话则加以丢弃。」

在医疗领域之外,航太及汽车产业也对 Ostling 解决方案有兴趣,因为机器人可几乎全时运作,且精密零件不会受到作业员的污染。


UR5 机器人取放钛金属的名片进行雷射雕刻

THE RING LORD 从创新传统工艺迈入机器人雷射雕刻

除了我们现在所呈现的这些系统外,还有些其他的自动化机器人/雷射系统也在制造业中佔有一席之地,甚至有些让人意想不到的应用情境。The Ring Lord 以锁甲原料供应起家,每天都要制造百万个「C 环」。这些小线圈也用来连接首饰及其他珠宝配件。该公司持续茁壮,并数度调整步伐,来维持公司的成长,而现在更进入了正在走向自动化的雷射雕刻领域。

The Ring Lord 过去生产雕刻的宠物项圈吊牌、鳞甲片及各种材质的 C 环,但后来却决定走入客制的雷射雕刻名片,结果遇到了人力效率上的问题。公司的其中一位老闆 Jon Daniels 说:「以前以雷射打标设备处理零件,只要八到十秒,因此在机器需要新零件来加工时,以人工更换金属板还不会那么糟糕。但是,处理名片就需要二十到四十秒才能完成。这种情况下,整个状态就完全不一样了。在这种速度下以人力来上下料是非常糟糕的。当你无聊到死的时候,人工效率会掉到不能再低。」

但这对机器人来说不成问题。Daniels 深入研究各种选项后,选择了弹性高又轻巧的 UR5。UR5 的程式编写简便,也是其一大优势,Daniels 说这就跟「使用一般的智慧型手机没有两样」。

The UR5 cobot at FUTEKFUTEK  UR5 整合了 Robotiq 夹爪,并透过 Keyence (IV-G300CA) 视觉系统进行视觉导引。

UR5 上晚班

美国南加州的 FUTEK 是一间测试及量测工具的供应商,并採用 UR5 机器人将放大器外壳送进雷射雕刻机。FUTEK 的机械工程师 Javier Ruiz 说 UR5 让他们的生产力提高四到五成,而且让现有劳动力的使用得以最佳化。「雕刻一个零件要七分钟,因此,请专人监视整个流程的效率实在不高。我们现在可将该名人力重新配置到生产线的其他部分,并让机器人轮第三班。」Ruiz 在解释时仍不忘强调产品的品质也因为机器人的高度精确性而获得提升。