TOOLCRAFT公司

新型e系列协作机器人处理医疗器械多功能精密加工任务

01 短篇案例

Toolcraft是位于华盛顿州西雅图的一家小型机械工厂，优傲机器人新型旗舰系列中的协作机器人以30微米重复精度和内置力/扭矩传感为这里带来了一派全新景象。该公司需要对数控机床内高难度的三操作机器看护实施自动化改造，通过引入UR5e协作机器人，公司的生产成本节省了23％，产量攀升了43％。

02 挑战

当Toolcraft接到大订单，需要以7*24三班倒的模式生产时，公司就会陷入两难境地。运营总监Steve Wittenberg说：“没人想上夜班。即便发了招聘广告，也没几个人来应聘。”他发现当地的失业率仅为3%。于是，Toolcraft将目光投向了自动化领域，最初是考虑引入传统工业机器人。

他说：“如果仅仅考虑机器人硬件，这似乎是一种更加经济高效的解决方案，但是，考虑到撤掉防护栏、节省操作时间、消除繁琐编程等种种优势后，我们最终选择了优傲机器人。”

视频 — 美国Toolcraft公司

03 解决方案

Toolcraft要完成的订单是一个医疗设备的多线程部件，需要加载到三步数控加工操作中。Toolcraft与优傲机器人的认证系统集成商Rapid Design Solutions（快速设计解决方案）讨论了这一问题。公司所有人Troy Ojalehto强调了优傲机器人e系列协作机器人的高精度特性。他说：“进行多操作精密加工时，精度要求也会提高，当我们听说UR5e的重复精度可达30微米时，我们非常兴奋，这的确与传统工业机器人不分伯仲，对我们的吸引力很大。我还没见过其他协作机器人在进行多操作加工时能达到这么高的精度。送入原材料后，最终呈现的就是高精度零件。

UR5e投入生产半年后，Toolcraft的Wittenberg很快就带来了喜讯。他说：“产量大幅增加，我们能排夜班了，每周零件产量也从255个增加到了370个。与此同时，我们提前七周完成了年度生产任务，可以将机器用来生产其他零件。”他补充说，成本降低了23％，因此Toolcraft大约只需12个月，就能收回在UR5e上的投资。“在许多长期工作中，我们将更具竞争力。”

像人类操作员一样工作

优傲机器人新型旗舰系列的协作机器人的另一个新功能是在所有关节中进行力反馈，这是使零件紧密贴合数控夹具的关键因素。Wittenberg说：“借助X、Y和旋转Z轴上的自由力运动，我们可以将零件放在那里、扭动，然后根据这一适配度轻松完成编程。这样基本上可以实现类似于人类操作员的机器人操作。

加工周期56分钟，其中只有6分钟需要UR5e看护零件。其余时间协作机器人只是在等待下一个周期。但我们不想让它闲下来。”他讲述了公司添加零件冲洗和清洗站的方法。当UR5e将机械加工零件从机床中取出时，协作机器人会先将零件浸入冲洗液中，然后用空气喷射器吹干，最后将零件放在架子上等待装运。机加工车间还可以通过UR5e的I/O接口轻松控制气动固定装置和门致动器。Ojalehto解释道：“这大幅减少了对数控接线的需求，并保留了数控机床的所有标准安全功能。”

当Toolcraft在系统集成商的帮助下运行初始应用程序后，机加工车间就能够自行编程和安装冲洗和干燥站。Wittenberg说：“让我们真正做到这一点的是优傲机器人提供的各种免费在线支持，在我们的自动化工程师参加在线UR学院之后，他花了几个小时与集成商合作，并在没有外部支持的情况下，成功将该工作站添加到了协作机器人的工作周期中。

起初，由于UR5e将无法执行正常的机器管理工作，Wittenberg还担心在冲洗站的编程阶段产量将会下滑。Toolcraft的团队发现，他们可以使用优傲机器人的模拟器，并在协作机器人保持工作的同时，对循环的几乎所有新增操作进行离线编程。

UR+夹具加速集成

另一项加速集成的UR方案是UR+计划，该计划会对机器人的外围设备进行认证，例如夹具、视觉系统、软件和其他配件，以便与UR协作机器人无缝协作。Rapid Design Solutions的Ojalehto说：“对于这种应用，我们选择了Pneu-Connect气动夹具，主要原因是它经过了UR+认证，可以与优傲一起使用，所有夹具软件都直接集成在UR示教器上，无需进行任何脚本编码。”

每年增设一台协作机器人，下一步目标是卧式轧机自动化

鉴于首台协作机器人的出色表现，现在，Toolcraft计划每年增加一台协作机器人。Wittenberg说：“我们自己的自动化工程师现在可以介入并排除任何有碍我们实现这一目标的问题。这是一项潜在的挑战，由于轧机在铣床内外交换，这给固定带来了一些困难。但我们相信，我们可以通过使用优傲机器人和一些新型固定技术来解决这些难题。”Wittenberg还说，下一个要在工厂实现自动化的是卧式轧机。

UR协作机器人型号：UR5e

所用UR+产品：PHD Pneu Connect夹具

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“当我们听说UR5e的重复精度可达30微米时，我们非常兴奋，这的确与传统工业机器人不分伯仲，对我们的吸引力很大。”

TROY OJALEHTO Rapid Design Solutions所有者

04 公司

Toolcraft总部位于华盛顿州西雅图市郊的门罗，是一家为航空航天、医疗和国防工业制造零件的小型机械工厂，提供高效、精确和一致的数控加工解决方案。www.tcprecision.com

Featuring 30 micron repeatability, the UR5e was up to the task of handling the precise insertion of the multi-threaded part into the CNC fixturing. The CNC cycle includes three operations in a vertical mill, two in vise fixtures, and one in a 4th axis rotary unit.

UR5e的重复精度可达30微米，可胜任将多线程零件精准插入数控固定装置的任务。数控周期在垂直轧机进行的三项操作、在虎钳固定装置的两项操作，以及在第4轴旋转单元的操作。

“The UR’s free-drive function greatly reduces the time to teach robot points,” says Brian Laulainen, automation engineer at Toolcraft.

Toolcraft的自动化工程师Brian Laulainen说：“UR的自由驱动功能大幅减少了向机器人示教点位的时间。”

The parts produced in the CNC machining cycle tended by the UR5e is a multi-threaded medical device component, requiring high precision, three-step handling inside the CNC.

由UR5e提供的数控加工周期管理所生产的零件是一种多线程医疗设备组件，需要在数控内部进行三步高精度操作。

Toolcraft chose the UR+ certified gripper PneuConnect from PHD as end-of-arm-tooling for the UR5e. Being UR+ certified means the gripper is certified to work seamless with UR cobots with all programming software integrated directly on the UR cobot’s teach pendant.

Toolcraft选择了PHD的UR+认证夹具PneuConnect作为UR5e的臂端工具。获得UR+意味着夹具经过认证，可与UR协作机器人无缝集成，所有编程软件均可直接集成在UR协作机器人的示教器上。

With the UR5e, Toolcraft was able to finish their annual production seven weeks sooner than with manual labor.

借助UR5e，相比手工操作，Toolcraft能提前7周完成年度生产任务。

“The UR’s free-drive function greatly reduces the time to teach robot points,” says Troy Ojalehto, owner of Rapid Design Solutions. The UR cobots can easily be programmed through the ‘teach method’ by simply moving the arm through desired waypoints that are added to the program on the teach pendant. Using the UR simulator for programming, Toolcraft created the entire program for the parts rinsing and drying station offline, just inserting the waypoints as they transferred the program to the teac

Rapid Design Solutions的所有者Troy Ojalehto说：“UR的自由驱动功能大幅减少了向机器人示教点位的时间。”UR协作机器人可通过“示教方法”轻松编程，在示教器的程序上添加所需路点后，只需将手臂移动到相应点位即可。使用UR模拟器进行编程。Toolcraft为零件离线冲洗和干燥站创造了完整程序，只需在路点将程序传输至示教器时，将其插入即可。

After Troy Ojalehto (left) at Rapid Design Solutions, a Certified Systems Integrator of Universal Robots, developed the initial application, Toolcraft’s automation engineer, Brian Laulainen (right), was able to handle the daily operation in addition to developing a parts rinsing and drying station as an application add-on for the UR5e. Laulainen did the training through the UR Academy, then supplemented with a few hours hands-on training with Ojalehto.

在优傲机器人的认证系统集成商Rapid Design Solutions的Troy Ojalehto（左）开发了初始应用程序后，Toolcraft的自动化工程师Brian Laulainen（右）就能够处理日常操作，并开发零件冲洗和干燥站，以此作为UR5e的一款附加应用程序。Laulainen通过UR学院接受了培训，然后又在Ojalehto的指导下进行了数小时的实践培训。

已解决的自动化难题：