车间自动化进阶：精度、柔性与可靠性的融合

机上、机旁、机间——工业物联网无处不在

自动化迎来前所未有的柔性。对精密加工、装配、测量行业，自动化技术从未如此触手可及。

自动化方案跨越最高精度到经验证的可靠高速。技术从不自诩包治百病，非“选毒”而是“择优”并能证明ROI。成熟可靠的棒料送料、龙门加载、简易拾放方案依然前沿，但越来越多地被受益于IIoT数字通信带来通用性的新型更快机器人技术加入并超越。

钟表制造精度催生数百机器人

Epson America机器人产品经理Rick Brookshire介绍：母公司爱普生约35年前为自产手表开发机器人，精度至上。如今Epson以300+机型融合速度与精度，臂展175-1000mm、负载至20kg、重复定位精度达5μm。典型首发应用为汽车、医疗、电子等领域的手掌大小零件装配、机床看护、套件、检测测试、码垛。

2017年底发布的入门级Synthis T3一体化SCARA（选择性顺柔关节机械臂），以价格与速度精度能力进一步拓展汽车、电子、医疗器械、消费品应用。“T3上市接受度远超预期，”Brookshire说。“控制器内置臂内，PC连接编程，仅$7495，却沿用高端G系列六轴机器人同款软件。”

同Epson其他SCARA一样，T3为四轴机器人，平面到平面分级，定位为车间直线滑台替代。“直线滑台换型需持续调整，”Brookshire说。T3以400mm臂展、3kg最大负载，以紧凑设计满足柔性与速度高效运行需求，配合Epson RC+编程软件。

紧凑封装中的机器人效率

Erowa Technology Inc.（伊利诺伊阿灵顿高地）深耕托盘系统与机器人，服务电火花加工（EDM）工电极/工件搬运，及配合EDM机床的切削机床看护应用。“职能车间天天干不同活，这是我们强项：工件上托盘入库，机器人送入机床加工——无论1、2还是5件，”总裁兼COO Chris Norman说。“我们服务利基市场：职能车间、模具车间、短周期航空航天制造车间等。”

Erowa自动化产品需求强劲。“车间对自动化接受度提高。自动化销售较2017年增10-20%，2017年已增30%，”Norman说。“我们不只做EDM，虽仍深耕电极制造搬运。快换系统在托盘、卡盘、刀具换刀、电极更换间切换，是许多公司未想到的自动化形式。”

机器人编程已简化。“机器人不难编程。集成分级：最基础级机器人为机床从属。我们完成所有接口工作，对接所有主流OEM。安装时像调用主轴一样调用托盘入机，基本一行代码。单元控制软件管理机床与机器人而非机床控制器。通常仅需一天客户培训。”

车间是繁忙之地

Makino（俄亥俄梅森）最新EDM配备无人值守自动化。HyperConnect——Makino EDM专用工业物联网（IIoT）应用套件——增强用户体验效率、减少停机。全系配备Hyper-i控制的EDM均可用。HyperConnect让车间管理者与操作员从任意PC、智能设备或网络上其他Hyper-i控制器监控控制EDM工艺。

EDM操作员车间事务繁杂，最不愿在机床与办公室奔波。HyperConnect提供随时随地获取所需、最大化效率的入口。

HyperConnect四大核心连接功能供车间人员监控、规划、排故EDM运营。EDM Mail与PC Viewer最常用。EDM Mail无人值守时邮件推送机床状态，减少停机、支持多任务。可定时推送运行状况，或任何时刻机床停机报警。

互联工艺仅一念之差

机床制造商技术跨界进入无关工艺时，自动化能提供意外高产链接。供应机床、3D打印技术、自动化的Methods Machine Tools Inc.（马萨诸塞苏德伯里）通过融合增材制造、机器人、减材工艺实现“量子跃迁”，为快速高效成品3D零件后处理赋能。

20英尺（6米）Methods单元含3D打印件进料站，将构建板上零件送入FANUC C600线切割EDM部分切割分离零件与构建板。下一站，FANUC机器人断开构建板、转移零件至FANUC RoboDrill精加工。RoboDrill因自包含紧凑自动化占地深受车间青睐。面向无人值守制造设计，单元将3D打印至最终后处理总耗时大幅缩短，据报总零件吞吐量提升四倍并消除人工。Methods 3D打印合作伙伴为3D Systems（南卡罗来纳罗克希尔），3D打印鼻祖。

智能制造即IIoT互联

Mazak（肯塔基弗洛伦斯）与村田机械美国（北卡夏洛特）合作开发智能制造系统，融合Mazak加工、自动化、智能技术与村田自动化高密度存储检索系统。成果Mazatec SMS（智能制造系统）提供无人值守、高产出与IIoT互联。

Mazatec SMS将多台Mazak卧加/多任务机与村田垂直向库存系统（托盘、料桶、高速堆垛起重机）配对。模块化系统最多150库位（多规格）六层配置，显著提升空间效率。Mazak SmartBox IIoT技术与Smooth PMC生产管理软件为SMS核心。村田自动化系统对接同步制造商ERP/MRP主机与MES。结果：Mazatec SMS旨在成为智能工厂解决方案，实现过程控制、监控、优化，高效生产多品种工件——即使小批量。可将多规格机床纳入同一自动化制造系统。外围设备含装载定心、倾斜装载、升降装载、工装准备、工件清洗等独立工位。除供给机床工件，堆垛起重机还管控SMS整体原料输入与成品输出。

自动化依赖软件与IIoT聚焦

Shop Floor Automations（SFA；加州拉梅萨）专注制造自动化软件，提供机床监控、CNC联网（DNC软件）、刀具追踪、生产数据管理。“先进技术兼容MTConnect、OPC UA、Okuma Thinc、Modbus、FANUC FOCAS等协议，”客户经理Guy Barrow说。“方案适用CNC机床车间、制造车间、模具车间、一切涉及制造流程的车间，含高产航空航天件、医疗件、枪械、汽车件、混合生产/职能车间。”

Barrow称客户想在不换机床前提下淘汰车间旧介质，转无线、替换软驱。“虽需程序传输与CNC版本控制，但机床监控当前最热。机床效率客户极重视。我们有工程师定制方案贴合客户生产顾虑。车间欲投资工业4.0与IIoT标准，利好产品组合。我们持续测试新方案解决：替代程序传输通讯/管理、提升机床利用率、版本控制、无纸化、审计准备。也助力ISO认证、无人值守制造、与ERP等其他系统集成。”

小规模自动化，大能力

加工中心与托盘搬运系统组合，被证明适合批量至单件的小规模系列自动化。Liebherr Automation Systems（德国肯普滕；密歇根萨利纳）因此扩展自动化产品线推出PHS Allround。智能自动化系统目标：更高效率、独立于工件尺寸重量的简易操作。系统将工件装夹从机床转移至独立装夹站，预装夹工件存储于中间缓冲区。预装夹工件补偿长短机床运行时间，允许极少甚至零人力班次，单件成本优化达20%。

Liebherr为通用用户开发紧凑级PHS Allround。据称填补入门级RLS回转加载系统与个性化配置PHS Pro托盘搬运系统间隙。PHS Allround允许大群用户结合四五轴加工中心进入柔性生产。三重量级新模块化概念（负载至3吨）灵活可个性化配置扩展，对应托盘尺寸500×500至1000×1000毫米。

定制自动化瞄准AR-15枪管延伸件制造单元二次操作

车间高产代名词Hydromat，为热门AR-15风格步枪枪管延伸件设计制造定制在线单元，消除额外搬运与二次操作。此前该零件需多机床完成。

方案基于Hydromat EPIC机床技术叠加自动化与加工工艺。Hydromat工程团队设计从棒料到成品全流程无机外操作的工艺。

Hydromat工程师提出枪管延伸件OP 10/20/30生产单元工艺。含从Hydromat EPIC机床退出至定制集成Op 20拉刀/铆压/去毛刺四工位传递工艺单元，再返回Hydromat机床Op 30完成。加工中工件离机、在单独单元拉刀、回转台工艺精加工。EPIC 32/45-16转台机含全集成机器人自动化与Op 20单元。

OP 10：捆扎棒料送料器送料入夹头切断（工位1）。工件坯料经工位2-8，各工位特定加工首侧特征。EPIC机床工位9，首台FANUC机器人从夹头取件放入Op 20工艺单元进料盘空位。第二机器人用Schunk双爪夹取件放入单元内工作台位置1。激光验证定位后传至工位2。气动传递系统从夹爪取件置入拉刀工位，拉刀机作业。Ty Miles（伊利诺伊韦斯特切斯特）供拉刀机与刀具。拉刀完成后，气动系统移件回夹爪前送工位3铆压。再送工位4最终去毛刺拉刀步骤，回位置1卸料放入卸料盘空位。由此返回Hydromat EPIC机床Op 30工位9H-16H加工零件二侧特征。完成后另一FANUC机器人从夹头取成品放传送带排出。15.0秒节拍，棒料至所需加工完成产出240件/小时。热处理后磨削整备上市。