優(yōu)傲機器人降低生產(chǎn)廢品率,，企業(yè)生產(chǎn)效率提高30％

發(fā)布時間：2021-06-23 19:17:27     作者：顯揚科技

      面對競爭激烈的勞動力資源并且無法擴大規(guī)模,，消費者工具公司的運營總監(jiān)John Griffin轉(zhuǎn)向他唯一可控制的變量：工業(yè)自動化。
 
      隱藏在俄勒岡州阿什蘭的一個鄉(xiāng)村山谷里,，第四代家族企業(yè)Darex需要在不招聘更多人的情況下添加更多產(chǎn)品,。 該公司在一個屋檐下研發(fā)、生產(chǎn),、校準(zhǔn)鉆頭,，刀具等磨刀機。 在那里生產(chǎn)的品牌包括Darex工業(yè)鉆頭磨刀機,，Drill Doctor專業(yè)和DIY鉆頭磨刀機,，Work Sharp戶外刀和工具磨刀機以及Work Sharp Culinary菜刀磨刀機。
 
      Darex一再被選為俄勒岡州南部的頂級企業(yè)之一,，盡管長期以來,，其許多工作都涉及重復(fù)的，符合人體工程學(xué)的不友好的手工任務(wù),。 2017年,，Darex運營總監(jiān)John Griffin尋求工業(yè)自動化,，將他認(rèn)為最有價值的資產(chǎn) - 他的地板運營商 - 從這些類型的任務(wù)中拿走。
 
      “基本上,，我需要用相同數(shù)量的資源做更多事情,，”他說。格里芬考慮自動化并開始研究優(yōu)傲機器人,，特別是他曾在幾個貿(mào)易展上看過的一系列合作機器人,。 “他們似乎很容易編程，甚至那些不銷售機器人的供應(yīng)商也在他們的攤位上使用這些機器人,，”他回憶道,。
 
      優(yōu)傲協(xié)作機器人廣泛使用的原因之一是它們內(nèi)置的安全機制，當(dāng)它遇到障礙時會自動停止機械臂,。一旦進行風(fēng)險評估,，優(yōu)傲機器人就可以在沒有安全保護的情況下運行。 “我們的生產(chǎn)區(qū)域很小,，所以我想要的東西不需要新的專用空間，”格里芬說,。 “很高興能夠?qū)?yōu)傲機器人安裝到生產(chǎn)線的中間,，而不會占用比人更多的空間。現(xiàn)在,，我可以讓人們在沒有一堆囚禁的情況下在優(yōu)傲機器人旁邊工作,。“
 
      最終該公司使用了優(yōu)傲機器人，首先是螺桿驅(qū)動操作,，后來是案例架設(shè)和案例包裝應(yīng)用,。該項目從最初的安裝迅速擴展到一個完整的自動化生產(chǎn)線，通過優(yōu)傲機器人示教器和HMI界面編寫了多個工作站,。整個系統(tǒng)是內(nèi)部開發(fā)的,，公司繼續(xù)在優(yōu)傲機器人平臺上構(gòu)建DIY解決方案。但回顧過去,，Darex兩年前第一次涉足協(xié)作機器人,，實際上只是一個氣象氣球，可以看出可以實現(xiàn)哪些優(yōu)勢,。
 
      “一旦我們在設(shè)施中有一個合作機器人,，我們很快意識到我們可以用它做很多事情。我們立即將它放在一個將[磨刀器]外殼擰在一起的位置,。傳統(tǒng)上我們會有一個帶有氣動螺旋槍的操作員從螺絲展示器上取下螺絲,，將其粘在機器上，并將其驅(qū)動到扭矩 - 非常單調(diào),，非常符合人體工程學(xué)的不友好工作,，“格里芬說,。為了減輕操作人員的這一不良任務(wù)，Darex選擇了UR3協(xié)作機器人,，優(yōu)傲機器人系列最小的協(xié)作機器人,，達到19.7英寸，有效載荷為6.6磅,。該公司能夠與螺絲展示器保持完全相同的設(shè)置,。和螺旋槍唯一不同的是，優(yōu)傲機器人現(xiàn)在正在完成任務(wù),。當(dāng)手動完成工作時,，操作員有時會錯過螺釘插入，因為外殼中的孔很難看到,。 “UR3機器人會一直擊中所有螺絲,，如果沒有，它會立即通知我們,，”Darex的生產(chǎn)工程主管Sam Jacobson說,。 “通過優(yōu)傲機器人的加入，我們確實看到了產(chǎn)品質(zhì)量的提高,。”
 
      當(dāng)Darex第一次收到UR3機器人時,格里芬對開箱即用的體驗感到驚訝,。"我的一個工程師接待了這個單位;他基本上把它從箱子里拿出來,在一個小時之內(nèi)就讓它做了一些事,只是胡亂地玩了它,"他回憶道。"這非常直觀,他能夠很快地完成一些事情,。我印象非常深刻,。
 
      旋螺應(yīng)用的成功迅速促使Darex以全新的面貌審視其整個裝配線。"由于我們的第一個應(yīng)用進行得如此順利,我們決定增加傳送機系統(tǒng)和所有PLC控制的東西,如氣動壓機,并在包裝盒側(cè)添加另一個優(yōu)傲機器人,"Jacobson說,。幾個不同的解決方案來控制整個系統(tǒng),。"實際上,我決定使用優(yōu)傲機器人控制器來編程和處理整個生產(chǎn)線,使用 Modbus 通信通過 優(yōu)傲機器人 的教式吊墜連接不同的 PLC,"他解釋道。"我可以這么快就計劃好整個事情,我對這個決定很滿意,。
 
UR5機器人代替案例直立器
 
      在選擇通用機器人的UR5機器人用于立例應(yīng)用之前,該公司考慮使用更傳統(tǒng)的機械外殼直立器,。"但是,他們做什么是有限的,他們只處理一定范圍的案件。我們希望有更大的靈活性,"Griffin 說,他解釋說,將箱子折疊成形狀并在其中添加產(chǎn)品是一項快節(jié)奏的任務(wù),員工長時間不喜歡這樣做,。"雖然我們的許多產(chǎn)品都是四包,但有些是單包裝,我們對某些客戶進行特殊包裝,。例如,亞馬遜要求我們的許多磨刀放在一個可裝的集裝箱里[自有集裝箱(SIOC)],這樣他們就不必重新裝箱了。我們有很多不同的案例包裝配置,而且它們的數(shù)量也越來越多,。
 
      UR5機器人接管后,正在處理整個案例包裝周期,從聯(lián)體從盒式磁帶中取出每個模切瓦楞運貨機開始,然后將其折疊成形狀,。它將折疊的盒子放在過渡平臺上,將其推入一個擠壓槽中,無需膠帶即可容納箱子的形狀,在到達傳送帶上時抓住四個單獨的紙箱,然后裝入箱子。當(dāng)外殼已滿時, 優(yōu)傲機器人會關(guān)閉蓋子,并通過 3M 綁帶站將外殼推入底部和頂部膠帶,。
 
DIY 心態(tài)
 
      Griffin 強調(diào)了內(nèi)部可配置性和靈活性對于協(xié)和機器人和相應(yīng)的 PLC 控制器的重要性,。例如,Darex 將 SICK 制造的區(qū)域傳感器添加到包裝區(qū)域。當(dāng)操作員進入該區(qū)域時,傳感器會減慢吸塵器的速度。大多數(shù)時候,操作員不需要在包裝箱區(qū),所以格里芬有機器人全速運行,。但有時操作員可能需要進入,。
 
      格里芬說:"我們實際上把傳感器放在了原地,這樣每當(dāng)有人走進那個鄰近地區(qū)時,機器人會稍微減速,對外部輸入更加敏感。說到DIY,U5機器人外殼直立器本身的末端效應(yīng)器也是一個內(nèi)部工作,。3D 打印的末端效應(yīng)器使用麥克馬斯特卡爾的氣動吸力配置來打開和折疊瓦楞紙箱并打包,。
 
      格里芬說:"我們家里有幾臺3D打印機。"我們有很多 3D 打印的固定,我們可以快速使用它們對項目進行原型制作,因此它們是現(xiàn)場的一個很好的功能,。
 
      Darex 的下一個任務(wù)是自動執(zhí)行(當(dāng)然,還有內(nèi)部解決方案)在出站輸送機上的磁帶密封站時對箱子進行堆垛,。Griffin 說:"我們的許多產(chǎn)品、紙箱和箱子雖然不相同,但尺寸和形狀非常相似,因此,這似乎是一個不錯的下一個應(yīng)用,。"這也將防止我們的員工一直伸手而彎腰,。看看我們已經(jīng)創(chuàng)建的裝配線,我們也可以很容易地采取它,并復(fù)制它兩到三次在我們的生產(chǎn)領(lǐng)域,并完成同樣的事情與其他產(chǎn)品,。
 
      "我們可能會從通用機器人公司購買另一個合作機器人,因為我們擁有這個品牌,而且我們已經(jīng)有幾個人為UR機器人做集成和編程,所以我們在那里有一些機構(gòu)知識,。
 
行尾和下一步
 
      當(dāng)箱子到達箱包站時,它們通過輸送機傳送到自動檢重秤,在那里進行稱重,以確保紙箱內(nèi)沒有丟失或多余的物品。如果發(fā)生重量不足或過重的情況,檢查站發(fā)出的信號將發(fā)送到 UR5機器人 以將紙箱放在一邊,。"我們擺脫了這個案子,回到我們正在做的事情,而不是僅僅驚慌失措,停止整條生產(chǎn)線,。這是一個非常整潔的功能,我們編程到它,"格里芬說。
 
      包裝后,膠帶箱離開膠帶封蓋機,運輸標(biāo)簽是手工貼,。公司每天可能會更改配置五到六次,而亞馬遜的 SIOC 發(fā)貨商則出現(xiàn)另一個麻煩
 
      "顯然,我們對于每種配置都有不同的標(biāo)簽,。目前,這是手動完成的,但作為下一個迭代的一部分,我們將自動標(biāo)記容量添加到我們的自動化生產(chǎn)線中,"Griffin 說。"這將在磁帶上抓手之后就行,。產(chǎn)品將流過,成為自動標(biāo)記,然后準(zhǔn)備堆垛。
 
      目前,堆垛涉及每個托盤手動配置的 288 個單位,。它們在生產(chǎn)中托盤化,然后輪回裝運,。Darex 收到來自亞馬遜的采購訂單后,就可以構(gòu)建標(biāo)簽或重建托盤。
 
      格里芬說:"這就是我們要自動化的功能,。"但首先,我們采用兩條手動生產(chǎn)線,使用輸送系統(tǒng)重新配置生產(chǎn)線,這感覺就像實現(xiàn)產(chǎn)品自動化移動的第一步,。然后,我們來看看自動拉伸包裝和更多。然后,我們的計劃是讓所有產(chǎn)品基本上流入一個箱包站,這樣所有產(chǎn)品都會流下三條裝配線,然后運送到箱包站,在那里我們很可能有兩個 UR5機器人包裝產(chǎn)品,然后進行堆垛,。由一個或兩個 [較重的有效負(fù)載] UR10機器人 完成,。
 
與亞馬遜打交道
 
      "亞馬遜訂單在任何一天都來,兩天后,我們必須發(fā)貨出產(chǎn)品。對我們來說,這有時意味著10,000或20,000個包裹,每個包裝都有一個特殊的標(biāo)簽,"格里芬說,。"我們沒有能力一次構(gòu)建所有這些,。因此,我們預(yù)先構(gòu)建的東西。一旦我們得到亞馬遜訂單,我們創(chuàng)建標(biāo)簽,手工應(yīng)用這些標(biāo)簽到每個框在兩天的時間范圍內(nèi),并準(zhǔn)備那些航運,。我們正在考慮創(chuàng)建一個工作站,該站將機器人卸載托盤,、添加標(biāo)簽和重新堆垛。就自動化而言,該功能應(yīng)該是我們下一個項目之一。
 
       該公司向亞馬遜發(fā)貨有兩種風(fēng)格:第一種是產(chǎn)品直接放入的SIOC瓦楞紙箱,。沒有其他紙箱,也沒有任何裝飾,。
 
      "我們還向亞馬遜運送一個印刷容器中的產(chǎn)品,您可以在零售店展示。然后,這是放在另一個波紋的情況下,。因此,亞馬遜正在雙向訂購,"格里芬說,。"他們正在增加SIOC與零售版本。因此,它正慢慢變得越來越SIOC,但它還不是完全的一種或另一種方式,。
 
      這兩種樣式都通過自動包裝線,并使用 UR3機器人進行螺桿驅(qū)動應(yīng)用,。然而,單SIOC風(fēng)格的發(fā)貨人自然跳過靠近線路末端的機器人箱包站.
 
在不到一年的投資回報率,30% 的效率提高
 
      無需花費資源在昂貴和繁瑣的安全防護上,也有助于使協(xié)作機器人在價格上更具吸引力。Griffin 說:"對于購買合作機器人的投資回報率,我最初預(yù)計大約需要 16 個月時間,。"我對我們所做的非常滿意,。我們向生產(chǎn)線增加了自動化,這有幾個好處。我們在特定生產(chǎn)線上的效率提高了約 30%,。我擁有更大的靈活性,因為運行這條線需要更少的員工,所以我可以將人員集中到不同的領(lǐng)域,運行不同的產(chǎn)品,。Darex 現(xiàn)在每周可以構(gòu)建該產(chǎn)品四次,而不是每周只構(gòu)建兩次該產(chǎn)品。
 
成為Darex新機器人技術(shù)員的競賽
 
      當(dāng)Darex最初購買合作機器人時,生產(chǎn)主管正在想辦法讓制作團隊對其中有一個機器人感到興奮,。他還需要一名專職人員來當(dāng)機器人技術(shù)員,可以監(jiān)督所有的機器人操作,。格里芬說:"所以我想出了這個小比賽。"我給每個人UR學(xué)院網(wǎng)址,告訴他們學(xué)習(xí),并邀請他們競爭的工作,利用從學(xué)院的知識,。UR 學(xué)院由九個交互式在線模塊組成,這些模塊涵蓋基本的 UR 協(xié)合程序編程和設(shè)置,。三周后,Darex 舉行了幾輪競賽,要求員工對合作機器人進行編程,以執(zhí)行簡單的挑選和放置任務(wù)。獲勝者是26歲的布列塔尼·摩爾曼,他熱情地參加了比賽,。"有機會做一些不同的事情真的令人興奮,所以我立刻跳進去,學(xué)會了我所能學(xué)到的一切,旨在擊敗對手,"她說,她承認(rèn)自己最初有點被機器人嚇倒了,。"但是,它是如此有趣,看看你可以做什么,以及如何改變它這么多不同的方式。UR 培訓(xùn)教會了我一些知識,例如了解不同的程序周期,、調(diào)整路點變化以及了解機器人上的刀具中心重心點的位置,。我的工作現(xiàn)在肯定更有趣了。
 
優(yōu)傲機器人如何控制裝配線
 
      Darex 的生產(chǎn)工程主管 Sam Jacobson 在考慮如何使用輸送機和所有不同變電站控制裝配線時,有幾個不同的選擇,。"我考慮使用外部計算機的梯形邏輯和不同的編程選項,但后來我開始調(diào)查和了解 Modbus,"他說,。"當(dāng)我得知 UR 具有該功能時,我很快決定讓 UR機器人 成為主控制器。這種方法使 Jacobson 可以在裝配線上的每個站設(shè)置 PLC,并通過 PLC 上的開關(guān),使用 Modbus 通信協(xié)議,通過 UR 機器人的示教吊墜直接控制所有輸入和輸出,。"在 UR 示教吊墜上,我要做的就是按下一個按鈕,我可以關(guān)閉或打開任何輸出,并在整個輸送線上實時查看任何傳感器上的輸入,"他解釋道,。
 
      Jacobsen 在 UR機器人 的支持網(wǎng)站上閱讀了使用免費材料和示例程序的 Modbus 設(shè)置,但之前沒有機器人編程曝光就進入了這個項目。"這很有趣,真的,?？驁D和一切的設(shè)置方式,顯示一個流,使它超級簡單和直觀,"他說,強調(diào)一步一步的方法。"你可以做一些非常簡單的事情,并設(shè)置一堆航點,但隨著你對編程的深入研究,你可以找到方法,通過使用for循環(huán)和if語句來更有效地完成它,。但你不必馬上做那事,。我開始簡單,然后逐漸添加更復(fù)雜的東西,如線程,你做同步程序。這使得它非常強大。
 
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