使用协作机器人实现销钉冲压工艺的自动化

01 短篇案例

Tomenson Machine Works是制造精密液压分路阀箱的全球性公司。在该公司的芝加哥总部，优傲机器人公司的UR3协作机器人正在执行销钉冲压工艺，处理几十个不同尺寸的零件。协作机器人驱动的解决方案降低了40%的上料错误率，提高了公司的利润率，并在6-7个月内实现了投资回报。

02 挑战

由于冲压任务的重复性，Tomenson的员工满意度遇到了一些问题。Tomenson Machine Works的二次加工负责人和质量主管Geoffrey Rose解释说：“操作雕刻机是一项单调乏味的工作。大家并不会说，‘太好了，我要去运行8小时的雕刻机了。’”

公司决定引入自动化来缓解该问题，但这是Tomenson第一次尝试使用机器人技术，他们必须找到一个易于部署的系统。运营经理Alex Roake说：“公司里没有人接触过协作机器人或类似机器，尤其是如今每天都在编程并运行该系统的Geoffrey。他第一次看到协作机器人是我们把它运来的第一天。”

Tomenson送入销钉冲压机的零件有几十种不同的尺寸，因此该公司需要能够处理零件差异的灵活解决方案。此外，由于工作单元内的空间有限，这种解决方案还需要既能在员工周围安全运行又无需设置安全围栏。

03 解决方案

对于Tomenson来说，协作自动化是目前的理想选择，它占地面积小、易于部署，并能够在工人周围安全运行。Roake解释说：“机器人系统的协作性是必不可少的。机器人工作单元的空间非常紧张，我们知道自己不能引入可能需要设置防护的机械手和机器人。因此，协作性是我们选择系统的一大主要因素。”

Tomenson选择部署一台配备RG6机械手的UR3协作机器人，该完整的解决方案易于使用，外形小巧，并具备内置安全功能。RG6机械手属于UR+平台的产品, 这意味着它已通过认证，可与优傲机器人无缝协作，因为机械手的控制软件完全集成在协作机器人的示教器上。

04 为自动化欢呼

在实现自动化之前，操作员需要站在或坐在凳子上，每次将一个零件送入销钉冲压机，然后用脚踏开关启动销钉冲压机，整天都在重复这样的工作。自动化的引入对员工士气产生了直接影响。Roake回忆道：“在我们第一次开始安装配备机械手的机器人时，我们以前的销钉冲压操作员就已经欢呼了起来，因为这样一来她就能调到其他部门，从事更有意义的工作，对此她感到非常兴奋。现在她在运输部门工作，辅助包装零件，并在零件运给客户之前进行检查。”

销钉冲压应用需要机械手处理大量不同的零件，但编程仅需花费5至10分钟，因为机器人可对每个零件使用相同的基本代码，而且机械手在抓取零件时能够感应到不同的零件尺寸。

05 现在不惧怕对小零件报价

自部署UR3以后，Tomenson已经见证到协作机器人所带来的显著优势。Roake说：“自从我们引入自动化和机械手以来，不同之处是上料错误率大幅减少。自从引入该系统以来，因雕刻错误面或雕刻错误方向而造成的上料错误减少了约40%。”

利润率也有所提高，尤其是小型产品。Roake解释说：“在部署该系统和机械手之前，我们的小零件利润率必定非常低。”他说：“如果我们现在看到小型产品，我们并不惧怕报价，因为我们知道处理这些成千上万的产品将由机器人完成，而不是人类。如今，我们早已不再害怕签下超大批量小零件的订单。”他补充说，通过使用机械手和机器人轻松实现小零件的自动化，公司能够节省工程时间，并重新分配工人，让工人们专注于具有复杂工艺和更长周期、需要更加细心处理的大零件。

06 投资回报期短

最终，Tomenson希望使用机器人和机械手取代第一班次的操作员，以此快速获得投资回报，据估计，一个班次的系统投资回报周期为13个月。Roake补充说：“我们计算一下，如果我们第一班次和第二班次现在都可以运行协作机器人，那么投资回报周期大概会缩短到一半，因此，我们在大约六到七个月内就能获得投资回报。”

随着重复性操作的自动化和工作人员被转移到更有价值的任务上，Tomenson发现他们在需要部署操作员的地方也节省了人力资源。Tomenson的运营经理介绍说：“现在我们装上可运行45分钟左右的传送带，然后一直不断装卸传送带。传送带可在无人看管的情况下运行45分钟，因此，一名工人即可同时运行线锯和机器人，无需安排两人分别负责。就节约成本而言，机器人和机械手基本上相当于一名操作员。”

07 积累经验

在体验到UR3的易用性后，Tomenson正在探索其他协作自动化的可能性。他说：“现在，我们已经成功部署了一个协作机器人应用，我们已经开始研究协作自动化在后生产或运输阶段，甚至是装载数控机床方面的其他可能性。编程简单是我们坚信能够将协作自动化扩展到其他部门的原因所在，因为我们可以使用现有员工完成编程，无需额外雇用一名程序员。”

事实上，一些关于机器人技术未来潜在应用的实用想法往往诞生于车间。Roake解释说：“我们的几名员工主动向我们提出了他们所希望的机器人系统下一阶段部署点的想法。每个人的好奇心都达到了历史高点。”