協作型機器人實現頂針式沖壓自動化

01 簡介

Tomenson Machine Works總部位在美國芝加哥，是全球知名的精密液壓歧管製造商。由於平常處理的零件尺寸多達數十種，該公司決定在頂針式沖壓製程中採用優傲UR3協作型機器人。這套解決方案不但減少40%的錯誤裝載，更增加淨利率，讓公司6至7個月內即可回本。

02 挑戰

由於頂針式沖壓的工作內容單調反覆，Tomenson過去的員工滿意度調查結果多半不盡人意。身兼二次加工領班及品管負責人的Geoffrey Rose坦言：「操作刻磨機相當無聊。負責這檔事的人可不會一副『耶！我要來操作8小時的刻磨機囉！』」

對此，該公司決定導入自動化方案。由於這是Tomenson首度嘗試機器人技術，因此找到一套部署簡易的系統乃當務之急。營運經理Alex Roake透露：「公司裡根本沒人接觸過協作型機器人或類似技術，就連每天負責系統編程與運作的Geoffrey也沒有。他第一次見識到協作型機器人，就是機器人上場的那天。」

Tomenson透過頂針式沖壓機處理的零件尺寸多達數十種，因此需要一套足以應付零件差異的靈活方案。此外，礙於工站空間有限，這套解決方案必須在缺乏安全圍籬的情況下，也能實現安全的人機協作。 

03 解決方案

對於Tomenson而言，協作型自動化是當前最佳選項，特點包括佔地面積小、執行容易，且人機協作安全無虞。Roake解釋道：「在機器人系統中，協作性絕對是不可或缺的一環。礙於工站的作業環境有限，需要安全圍籬的夾爪及機器人根本行不通。因此協作性是我們選擇這套系統的主因之一。”

Tomenson所部署的UR3 協作型機器人，可搭配OnRobot的RG6夾爪使用，原因是兩者組成了一套完整的解決方案，不但操作簡單、外型小巧，更內建安全功能。身為UR+平台的一員，RG6夾爪通過相關認證，控制軟體可和協作型機器人的示教器全面整合，搭配UR3只能以合作無間來形容。

04 喜迎製程自動化

在製程尚未自動化前，通常需要一人為頂針式沖壓機裝料，一次一個零件。作業員會站著或坐在矮凳上，使用腳踏板啟動刻印機，整天重複同樣的動作。在導入自動化流程後，員工士氣立刻為之一振。Roake回憶道：「當我們首次安裝具有夾爪的機器人時，原本負責頂針式沖壓的作業員還真的歡呼了起來，因為她非常樂意被調到其他部門從事更有意義的工作。如今她在物流部門服務，負責零件包裝以及出貨檢驗。」

在頂針式沖壓應用中，夾爪必須處理琳瑯滿目的零件，但編程只要5到10分鐘，這全多虧協作型機器人對每個零件都採用同一個初階程式碼，且無論零件尺寸大小，夾爪都能感應到它所抓取的零件。

05 樂見小型零件訂單

自從部署UR3後，Tomenson Machine Works獲益良多。Roake表示：「導入自動化與夾爪前後最大差別，在於錯誤裝載的狀況大幅降低。我敢說，自從採納自動化系統後，因刻磨面或方向有誤而導致的錯誤裝載減少約40%。」

淨利率亦有所改善，特別是小型產品。Roake解釋道：「在這套系統與夾爪登場前，我們從小型零件獲得的淨利的確偏低。如今，為小型零件報價不再令我們為難，因為大家都知道，處理這成千上萬零件的會是機器人，而非員工。面對數量龐大的小型零件訂單，大家報價時不再畏首畏尾。」他接著補充，在夾爪與機器人輕鬆實現小型零件的製程自動化後，公司不但省下不少作業時間，也能為員工安排零件尺寸較大、製程更複雜，或是生產週期拉長、需要更加專注的任務。

06

快速回本

Tomenson的最終目標，是利用機器人與夾爪取代第一班的作業員，藉此快速回本。他們預估，若只將系統用於單一班次，投資回收期為13個月。Roake補充說道：「如果考慮實際情況，也就是協作型機器人目前可在第一班及第二班派上用場，那麼回收期將會減少一半，約莫6至7個月就能回本。」

在重複性高的作業實現自動化、員工跟著獲派價值更高的任務後，Tomenson也開始在需要部署操作員的地方省下成本。Tomenson營運經理指出：「我們會在一條輸送帶上裝料，每輪運作約45分鐘，接著就是不停在輸送帶上裝料與卸料。在45分鐘無須派人看管的情況下，公司只需要一名員工同時操作線鋸機與機器人即可，不再需要兩倍人力。在節省成本方面，基本上就等於省下一名操作員的錢。」

07

以過去經驗為基礎

在體驗了UR3使用簡單的特性後，Tomenson開始探索協作型自動化的其他用途。營運經理表示：「在成功應用協作型機器人後，我們也開始研究機器人用於後製、物流甚或CNC車床裝料等方面的可能性。由於編程簡單，我們對於將這套技術推廣至其他部門的決定充滿信心，原因是我們不需要額外聘請程式設計師，單靠現有人力即可進行。」

探索協作型機器人技術未來適合哪些應用，最有用的方式莫過於傾聽現場人員的心聲。Roake透露：「有好幾名員工主動與我們分享機器人系統下一步該用在哪。大家的好奇程度之高，前所未見。」