视频:在有工作之前，机械车间创造了机器人加工单元

你是否购买了知道它最终会有很好的用途的设备，但当时除了它是你一直在关注的东西之外，没有其他理由去购买它?我有机会参观了一家机器制造厂，他们对这个问题的回答是肯定的，而且一点也不后悔投资。事实上，它已经看到了一个大批量加工工作的吞吐量的增加，自动化团队已经学习了一项新的技能，它相信将有利于许多未来的自动化机器趋向项目的到来。

2018年，管理在自定义工具有限公司(Cookeville, Tennessee)对一项对团队成员来说陌生的技术感到好奇。虽然该车间对自动化并不陌生，拥有自动焊接单元，但它没有机器照料机器人的自我集成经验。因此，团队的唯一目的是学习机器人集成技术，以便在未来的工作中实现自动化，他们购买了一个机械臂，花时间熟悉如何编程，添加末端执行器组件，并将其与机床连接。

事实证明，该团队的预测不仅是明智的，而且是及时的。在对机器人进行投资后不久，机械车间收到了一份订单，该团队认为该订单将从自动化中受益。当这个自动化项目执行得非常高效时，管理层的愿景最终得到了验证，它提供了更大的一致性，节省了时间，提高了吞吐量，并能够在车间的其他机床上部署操作员，在那里需要人脑。

这是运气还是命运?

有人可能会说，这个故事的细节非常到位，这家商店一定是“幸运的”。然而，“你创造你自己的运气”这句话在这里引起了共鸣。Custom Tool的副总裁Bob Young和他的兄弟兼公司总裁Gillen Young一直在关注自动化的机会。因此，要说我要讲的这个故事是运气，未免有些言过其实。但我们可以得出这样的结论:尽管在机器人自我整合的过程中，还有一些障碍在等着团队，但这个车间的前景已经很好了。

尽管Custom Tool在2018年之前还没有自主集成机器人，但该公司主要服务于航空航天、国防、医疗和汽车市场，在2008年为其车间现有的数控车削中心增加了一个棒材送料器后，开始了自动化。从那时起，该公司一直相信在其许多机器上进行熄灯加工。此外,它

已经自动化了一些夜间加工的多个部件的测量程序，以及为其自主生产日志计划策略收集数据(参见侧栏)。尽管这家店的大部分产品都是直径2英寸或更小的零件，但它有时也会为满足顾客的需求而扩展业务。例如，它还拥有一个机器人焊接单元，曾经购买，为客户完成特定的维修工作。

下一个自动化项目出现了，2018年，该店从一家一级汽车公司的供应商那里接到了一份订单，要求为汽车燃料系统钻孔不锈钢管。Bob Young和自动化团队，由公司的制造经理和一个2020生产加工新兴领袖，克莱·阿德考克他们决定，当年早些时候购买的机器人，完全是为了学习如何集成它，可以与垂直加工中心连接，创建一个单元，非常适合他们接到的大批量零件订单。团队点了一份哈挺Bridgeport V480 APC VMC与托盘更换配对与预购发那科辆机器人．他们认为，这个机器人很适合在这种需要一致性的应用中装卸工件。

虽然这个自动化细胞的想法似乎是解决方案，但了解细胞的来龙去去并不是一个快速或容易的过程。对团队来说，学习曲线才刚刚开始，接下来是试验和错误。然而，结果是值得的努力;管理层不会用其他方式来做这件事。

自我整合过程和挑战

VMC交付后，Custom Tool的自动化团队花了大约8个月的时间来解决与FANUC机器人的集成过程，并使电池以所需的方式运行，以满足客户的零件要求。但是，在学习期间，该公司仍然必须完成订单，包括在3/8英寸直径的不锈钢管的一侧钻一个5.5毫米的孔，长度为27和34英寸，产量为每年25万个零件。

因此，在此期间，操作人员手动加载和卸载VMC，虽然完成了工作，但效率不如后来证明的自动化。自集成项目完成后，自动化单元启动并运行，管理层实现了一致性的增加和20%的吞吐量增加。

Young解释道:“我们进行了大量的数据追踪，并不是因为我们想要扮演老大哥的角色，而是我们想要从这个角度去学习。“我们赞赏操作人员在这些机器前端所做的辛勤工作，但这是体力劳动。即使他们尽了最大努力，我们仍然无法看到我们能够从自动化方面获得的一致性。”他形容自动化提供的新一致性“像时钟一样精准”。

该系统需要精确的零件展示，杨亲切地称之为“牙签分配器”。定制工具团队设计和创建的铝制容器使管道对齐，使机器人容易捡起。然后，机器人将管子装载到VMC加工区域外的托盘上的夹具上，而VMC在另一个托盘上钻固定的管子。

一旦机器内部托盘上的所有管子都被钻开，更换托盘的人就会旋转，把完成的零件带到机器外面，把新的工件带到机器里面。然后，机器人挑选每个完成的零件，从夹具上取下，放在料仓中，机器开始钻新工件。从那里，每个完成的零件被检查和去毛刺，然后移动包装。

虽然机器人的任务听起来很简单，Young说他的团队发现了几个大的障碍，以适当的整合:固定，零件展示给机器人和编程细胞的PLC。

这些障碍是可以克服的，也已经克服了，但提前了解这些挑战会有所帮助。他说，一个装置最轻微的移动都可能导致机器人不能正确地抓住一个零件。此外，机器人的零件展示很重要，但不容易精确地完成机器人的要求。他解释说，这个过程的每一个小细节都必须考虑到。例如，机器人如何获取材料，以及完成后机器人如何处理这些材料。

Young解释说，对于PLC来说，购买软件并了解其工作原理也是一项艰巨的任务。

选择合适的设备

当杨开始寻找手臂末端的工具时，他和他的团队决定采用一种电动驱动的抓取系统Schunk Inc .)

而不是气动的。尽管每种类型都有优点和缺点，但他认为电子版本是定制工具更明智的选择。电动驱动系统需要的附件更少，这一点很吸引人，因为他的目标是尽可能保持配置简单。例如，FANUC的M-10采用电动驱动抓手，他说它“干净”，只需要几根电缆，而气动系统需要航空公司，这使得配置更加复杂。

M-10是一种六轴机器人，专门为小型工作单元设计，可以举起12公斤重。Young购买了带有力传感器的机器人，他强烈推荐这款机器人。力传感器使机器人能够检测施加在末端执行器上的力和扭矩。这给它提供了一种近乎人类的触觉。让杨和他的团队惊讶的是，力传感器的设置和使用并不困难。

他说:“我们认为力传感器将是更具挑战性的方面之一，但它相当简单。”“有时我们需要克服我们认为行不通的障碍。”

在机器人购买和订单来了之后，是时候为这项工作寻找合适的机床了。哈定桥港V480 APC VMC之所以吸引Young，是因为它的托盘更换系统可以最大限度地延长主轴的正常运行时间。

杨解释说:“驱动因素并不是机器的大小，因为我们主要生产可以放在手掌上的部件。“这是机器继续循环、索引和处理的能力。这是一个非常可预测的过程，有利于安排和计划。”

一旦机器人/机床单元集成，机器人最初被关在笼子里。但是意识到在易用性和机器访问方面有更好的选择，自动化团队决定投资一个日本基恩士SZ-V系列区域扫描仪作为替代，使用后约一年的笼。

杨解释说，扫描仪是他们最值得购买的产品之一，因为它节省了关闭机器人、打开和关闭笼门所需的空间和时间，而且总体上改善了加工环境。

此外，扫描仪的灵敏度让团队印象深刻。有一天，当杨看到一个飞蛾飞进扫描仪的区域后，机器人关闭了，他非常惊讶。

杨兄弟也明白从他们的机床上收集数据的重要性。因此，当他们实现这个单元时，他们也实现了MT Connect作为从它收集信息到生产日志计划系统的接口。

Self-Integration的好处

由于自我集成一个机器人细胞需要时间、技能和劳动力，有人可能会问，为什么Custom Tool选择走“艰难”的路线，而不是聘请集成商来做这项具有挑战性的工作。Young将在内部进行集成的奉献精神描述为对未来项目的投资和获得加工智能的一种方式。他不仅努力让团队能够自行集成更多的机器人，以适应未来在车间的工作，而且他说，他们自己动手的方法迫使他们非常熟悉机器和机器人，并了解控制面板内的内容，包括M代码和所有组件如何一起工作。

另外，如果公司选择与机器人集成商合作，仍然有一个学习曲线，Young解释道。除了集成的考虑因素(管理将是其中的一部分)以及了解设备的痛苦和挑战之外，一旦集成完成，保持单元正常运行就是车间的工作了。因此，他们认为花时间和自我集成来了解所有系统的内部和外部是值得的。这个选项节省了雇佣外部集成商的费用。

随着Custom Tool的持续增长和资本设备的投资，Young只购买带有机器人界面的机床，以便在机会再次出现时更容易集成机器人。

准备增长

为了发展Custom Tool的自动化部分，Young现在觉得他的公司已经准备好承担更多的这类工作，因为他最近投资了带有机器人接口的机器。杨说:“如果机器准备好了，我们只需要给机器人编程，并解决材料处理问题。”“我们已经做好了整合的准备。”他补充说，在他的店里，他永远不知道接下来会有什么工作。

拥有自动化思维意味着公司总是将自动化视为任何订单的一种可能性。事实上，Young表示，他完全预计，如果他现在看到的就业趋势继续下去，12个月后，他将谈论另一个集成项目。

随着自集成电池的建立，该公司可以每天运行14到16个小时，每周5天，只有轻操作员往往会监督工作。这个团队能达到每天运转18到20个小时的目标吗?这取决于客户提供的材料。

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