用机器照料的协作机器人填补夜班

在 Rapid Design Solutions 的 Troy Ojalehto（左）开发了初始应用程序之后，Toolcraft 的自动化工程师 Brian Laulainen 能够处理日常操作，此外还开发了一个零件清洗和干燥站作为 UR5e 的应用程序插件，UR5e 是来自通用机器人。 Laulainen 先生通过 UR Academy 进行了培训，然后与 Ojalehto 先生一起进行了几个小时的实践培训。

Toolcraft 是西雅图的一家小型机加工车间，需要在其 CNC 机床内自动执行一项具有挑战性的三操作机器维护任务。优傲机器人 (UR) 的新型旗舰协作机器人 UR5e 及其 30 微米的可重复性和力/扭矩感应能力给该车间留下了深刻印象，该车间承担了这项任务，并节省了 23% 的生产成本，并将产量提高了 43%。

当一个大订单促使 Toolcraft 增加第三班以进行 24/7 生产时，促成这一举措的关键时刻到来了。 “没有人愿意在这里进行三班倒，”运营总监 Steve Wittenberg 说。在一个失业率为 3% 的地区，这家商店的求助广告没有得到太多回应。他开始研究不同的自动化选项，最初考虑的是传统的工业机器人。

Wittenberg 先生说，只看硬件，似乎传统的机器人将是更具成本效益的解决方案。 “但是，一旦我们开始考虑不必竖立安全笼所节省的成本——以及在易用性上节省的时间、避免大量复杂的编程——最终，优傲机器人就是正确的解决方案。”

这种多线程医疗设备组件需要在机床内进行高精度和三步处理，因此需要增加第三班。 Toolcraft 的解决方案是将机器交给协作机器人 UR5e。

协作机器人夜班工作

刺激这项投资的订单是用于医疗设备的多线程部件。该零件需要加载到三步 CNC 加工操作中，该操作将在第三个班次中运行。 Toolcraft 与 Universal Robots 的认证系统集成商 Rapid Design Solutions 讨论了这一挑战。

“当您进行多道工序精密加工时，精度要求会越来越高，”Rapid Designs Solutions 所有者 Troy Ojalehto 说。 “当我们听说 UR5e 的可重复性低至 30 微米时，我们非常兴奋。这确实与传统工业机器人在同一领域竞争，所以这对我们来说意义重大。我还没有见过其他协作机器人处理这种精度水平的多操作部件，原料进入，成品精密部件出来。”

实施六个月后，Wittenberg 先生说，该商店的产量立即增加了。 “我们能够为第三班配备人员，从每周生产 255 个零件增加到每周 370 个零件。除此之外，我们能够提前 7 周完成全年的生产，从而腾出这台机器为其他工作生产零件。”

他补充说，Toolcraft 的投资回报率约为 12 个月。

具有人情味的机器人

Universal Robots 旗舰产品线的一项新功能是所有关节的力反馈，这是确保零件紧密贴合机床夹具的关键。 “使用在 X、Y 和旋转 Z 轴上自由移动的力运动，我们可以将部件推入其中，摆动它，并非常轻松地对顺从性进行编程，从而基本上实现人类与机器人的接触，”Ojalehto 先生说。当他说话时，Toolcraft 的所有者 Karl Niemela 路过并报告说他的公司已决定将机器人命名为 Clarence。 “对于复杂的机器人来说，这是一个复杂的名字，”他笑着说。

“UR 的自由驱动功能大大减少了教授机器人点的时间，”Ojalehto 先生说。 UR 协作机器人可以通过示教方法轻松编程，只需将手臂移动通过所需的路点，这些路点添加到示教器上的程序中。使用协作机器人时，Toolcraft 使用 UR 模拟器离线创建零件冲洗和干燥站的整个程序，在将程序传输到示教器时插入路点。

协作机器人清理

虽然协作机器人成功地帮助车间实施了 24/7 生产，但协作机器人仍未充分发挥其潜力。加工循环总共持续 56 分钟，但 UR5e 只忙于处理零件 6 分钟。 “其余时间，协作机器人只是在等待下一个周期。我们想让它保持忙碌，”维滕贝格先生说。为了占用协作机器人更多的时间，该车间增加了一个零件冲洗和清洁站。

UR5e 具有 30 微米的可重复性，能够将多螺纹零件精确地插入夹具中。 CNC循环包括立式加工中心的三个操作：两个在虎钳夹具中，一个在第四轴旋转单元中。

当 UR5e 将加工零件从 CNC 中取出时，它会将零件浸入冲洗溶液中，使其通过空气喷射器，然后将清洗和干燥的零件放在机架上进行运输。机加工车间还能够通过 UR5e I/O 接口控制气动夹具和门执行器。 “这大大减少了对 CNC 布线的需求，并保留了 CNC 的所有标准安全功能，”Ojalehto 先生解释道。

学习编程

虽然 Toolcraft 寻求系统集成商的帮助来启动和运行初始应用程序，但机加工车间能够自行编程和安装冲洗和干燥站。 “真正使我们能够做到这一点的是 Universal Robots 为您提供的所有免费在线支持，”Wittenberg 先生说。 “在我们的自动化工程师参加了在线 UR Academy 课程后，他与集成商一起度过了几个小时，并且能够将该站添加到协作机器人周期中。”

Toolcraft 选择了 PHD 的 PneuConnect 夹持器作为 UR5e 的臂端工具。获得 UR+ 认证意味着夹持器已通过认证，可与 UR 协作机器人无缝协作，所有编程软件都直接集成在 UR 协作机器人的示教器上。

“我们在 Toolcraft 的机器人方面经验为零，”Toolcraft 的自动化工程师 Brian Laulainen 说。 “UR Academy 是一门非常直观、互动和有趣的课程。它让学习变得比读书更有趣。”

起初，Wittenberg 先生担心在清洗站的编程阶段生产会下降，因为协作机器人会被从其常规的机器管理职责中拉出来。然而，该团队发现，他们可以使用 Universal Robots 的模拟器，并在协作机器人继续工作的同时离线编程几乎整个循环。离线程序只需通过 USB 直接加载到 UR5e 的示教器中。 “在我在办公室做的程序中，我只是设置了空白航路点。一旦我靠近协作机器人，我就能够快速使用自由驱动运动并将机器人移动到正确的位置并教授新的航路点，”劳莱宁先生说。

借助 UR5e，Toolcraft 能够比手工劳动提前 7 周完成其年度生产。

又一年，又一个协作机器人

随着首次成功安装协作机器人，Toolcraft 现在计划在未来每年安装一个额外的协作机器人。 “我们自己的自动化工程师现在能够介入并对出现的任何问题进行故障排除，这一事实将是实现这一目标的关键，”Wittenberg 先生说。他希望在车间实现自动化的下一项任务是维护卧式加工中心。 “这是一个潜在的挑战，因为磨机使用的旋转式墓碑可以在铣床内外进行交换，这给固定带来了一些困难。但我们有信心使用 Universal Robot 和一些夹具创新解决这些问题。”