TOOL GAUGE

儘管面臨缺工問題，優傲科技航太業用的塑膠和金屬零件產量提高了一倍

01 簡介

TOOL GAUGE位於華盛頓州塔科馬市，專門製造用於航太業的精密金屬和塑膠零組件。由於無法與長期合作客戶重新商議合約，因此TOOL GAUGE轉向尋求自動化，以緩解並控管緊縮勞力市場中的員工成本。靠著兩部UR協作型機器人，TOOL GAUGE達成了這一目標，節省了多達75％的勞動力。同時使點膠和CNC機床操作應用產量翻倍，進而減少對重複性與艱困作業的額外員工需求。此外，該公司還發現了新的契機，讓員工得以提升自我價值、改善工作安全並獲得工作滿意度。

02 面臨的挑戰

TOOL GAUGE總經理Jim Lee正面臨要在全球市場拓展業務的嚴峻挑戰。儘管該公司與西北太平洋地區的許多客戶關係密切，但這些客戶仍可在世界各地做生意，就算是成本更低廉的勞力市場也無不可。Lee解釋說：「我們清楚地知道競爭的方式並非透過增加人員數量，而是增加技術，藉由技術進而增加價值。」他原本打算額外雇用多達100名新員工，但這在勞力吃緊的西北太平洋地區根本是天方夜譚。

TOOL GAUGE不僅很難雇用到作業員，而且製程作業過於艱難，特別是對塑膠押出零件進行點膠作業，作業員根本無法勝任。TOOL GAUGE的製造工程師表示：「需要點膠的區域極度狹窄，一段時間後，作業員的手部會感到非常疲勞，甚至造成職業傷害。零件的報廢率也非常高」。

影片 — 位於美國的TOOL GAUGE

03 解決方案

TOOL GAUGE急需提高效率，並發現優傲科技的協作型機器人正是首選。Lee介紹了UR協作型機器人的三項主要優點。「我們之所以選擇優傲科技的原因，第一點，他們是協作型機器人：由於自動化需要大量投資，因此大家對於自動化總是卻步，但優傲科技並非如此。第二點，我們擔心引進自動化工站需在產線特別圍出一塊區域，但與優傲科技合作免去了這項煩惱。第三點，我們可以配置UR協作型機器人，執行數百種不同的應用；它們具有高度可配置性，且移動也非常方便。總括來說，優傲科技協作型機器人絕對是我們的理想解決方案。」

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04 配置於金屬加工應用中的UR協作型機器人，使TOOL GAUGE達成立即獲利

TOOL GAUGE在金屬與塑膠零件部門中安裝了兩部UR協作型機器人，專門處理高重複性、高勞力需求的應用。在金屬方面，正規熟練的CNC技工正在生產易損的銅加工零件，只需將零件從CNC滑槽中拉出，清潔、沖洗、乾燥並裝箱即可。現在，零件會通過鄰近感應器，感應器會將訊號發送給UR3協作型機器人進行撿取作業。協作型機器人會將零件置於沖洗槽中，再來會拿到乾燥機前烘乾，最後放到儲存箱中。

TOOL GAUGE能輕鬆地使用UR協作型機器人內建的堆棧精靈進行編程，以網格形式將每個零件放入盒中的小格子。Lee表示：「當我們安裝UR機器人之後，第一筆訂單就減少了9,000美元的人力開支，在未來期望能夠繼續運行。」正因如此，也不會浪費專業技工的才能，讓他們能專注於價值更高的計劃，如設置和CNC機床編程。

TOOL GAUGE的執行長Debbie Lee表示：「由於航太產業規模太過龐大，要在西北太平洋地區找到合適員工過於困難。我們現在正尋找與過去完全不同的員工，這也是引進協作型機器人的大好機會。在此之前，我們正在招募機器作業員，只需起立、將門旋轉，並從壓力機上將零件取下即可勝任。但引進協作型機器人後，我們要找的是能夠編程、設置機器人並與他協同工作的員工。」

可以在「自由驅動模式」下教UR機器人做動作，讓使用者能透過在路徑點之間移動，教導UR機器人的移動軌跡。TOOL GAUGE製造工程師Steven Ouzts表示：「我們認為優傲科技的教導方法是目前最大的優勢之一」。

TOOL GAUGE已經安裝了兩部UR協作型機器人，並在定價模型中納入自動化獲得顯著成功。TOOL GAUGE總經理Jim Lee表示：「我們希望UR機器人成為每個產品裡不可或缺的成份。」我們可能會說：「那還有哪裏需要人力呢？」藉由自動化，還能在哪些作業中消除重複勞動、無技能勞動和難以維持的勞動呢？這些因素都會納入價格考量之中，希望在未來可以取得更多的成功。」

Steven Ouzts表示：「原來外部設備安裝如此簡單，我真的感到非常驚訝。電子並非我的專業，所以使用電子設備確實讓我卻步不前，但是UR機器人絕非如此。」

05 在勞動力減少75％的情況下，協作型機器人成功將產量翻倍

在射出成型部門中，UR5機器人則用於複雜的塑膠押出組件，撿取塑膠面板的端蓋，並將其移動通過點膠機。對端蓋進行正確點膠後，UR5機器人會將零件放置在有固定零件工作台的致動器中。接下來作業員就會接手，檢查黏著劑並取下零件。這項作業在以往需要四名作業員來完成，每天產出量約為200個單位。現在自動化應用只需要一名作業員，與UR5協作型機器人通力合作，每天能生產高達400個單位，報廢率也從驚人的15％驟減至3％。

根據TOOL GAUGE執行長Debbie Lee所述：「自動化減少重複性作業所造成的職業傷害，替公司節省了額外的開支。由於機器人接管了廠房中單調無趣的任務，因此在廠房中的人力需求也相對降低。」

“使用機器人對極端複雜的零件表面進行點膠作業，這是我認為最困難的組裝操作之一，但是效果出乎意料地好。”

JIM LEE TOOL GAUGE，總經理

06 沒有任何機器人相關經驗的工人，也能夠輕鬆編程的關鍵

在引進UR機器人之前，TOOL GAUGE製造工程師Steven Ouzts只有在大學時期使用非直覺SCARA機器人的少許經驗。UR協作型機器人易於編程是一項巨大的優點。他表示：「UR機器人圖形使用介面直覺易懂的特性深深吸引了我。軟體中所有術語簡單易懂，對門外漢來說簡直是一大福音。我能夠輕鬆地了解如何編程，並且確切知道程式從頭到尾的執行方式，而它們會以圖形方式給我非常正面的回饋，解釋我的動作將如何決定它們的下一步。」

UR機器人的另一項優點在於，將數位與類比輸入訊號連接到控制箱極其容易。Ouzts發現使用鄰近感應器，就像將電線插入12伏特數位輸入般容易。在UR3教導器的I/O螢幕上選擇，並等待感應器發出的訊號，告知協作型機器人何時該撿取零件。

機器人收到鄰近感應器的訊號後，就會撿取零件並將其浸入沖洗槽中。

零件沖洗過後，UR3會將零件置於乾燥機前，等待烘乾後再放入盒中。

UR3 has dropped parts into all cells in the box

當零件放入盒中所有格子後，UR3機器人就會提醒作業員插入新網格，以便加入新一層的零件。

Tool Gauge used the built-in palletizing wizard

TOOL GAUGE使用協作型機器人教導器中內建的堆棧精靈，能夠輕易地對UR3進行編程，將零件放入網格中。

在引進UR3之前，TOOL GAUGE的CNC技工Aaron Smith必須手動撿取從CNC滑槽出來的每個零件，進行清洗、乾燥並裝箱。Smith表示：「每分鐘我都得過去抓取一個新的零件。這項作業非常麻煩。當我從事需要高度技術專業的任務（如為新工作設定CNC機床）時，常常會被打斷。」有了協作型機器人之後，他現在能夠全神貫注地從事具有附加價值的任務。「你會想要有所成長並學習更多的新事物，甚至是全神貫注地從事其他任務，而不是一而再、再而三地執行重複乏味的任務。」

assemblies process for the aerospace industry

TOOL GAUGE專門製造用於航太業的精密金屬和塑膠零組件。

07 員工非常歡迎新同事—協作型機器人

藉由UR協作型機器人，該公司能將額外員工需求減少至50人，並同時雇用工人來從事公司想要的工作。Lee表示：「在我們使用機器人從事這些工作後，所有原本的作業員都非常高興，終於可以拋開這些無聊的工作。由於員工表示喜歡與機器人協同工作，我認為我們會再引進更多的機器人。它們簡直盡善盡美，不但安靜，生產結果和工作量也非常好預測。假如你詢問我們的所有員工，是否對於在機器人旁邊工作有所擔憂，我可以很肯定地告訴你『絕對沒有』。」

08 未來協作型機器人技術日趨成熟，投資回報時間會比預期快上許多

在航太產業中，產品設計可以維持不變長達20或30年，因此對於投資報酬的期望也比其他產業要長遠許多。Lee最初認為，3到4年的機器人投資報酬已屬不錯。但在目睹UR機器人能在不到一年的時間內就獲得預期的回報後，他感到非常驚訝。他表示：「我們對此感到非常興奮。」

透過輕鬆轉換末端夾治具，協作型機器人可以輕鬆移動和重新編程，以適應各式各樣的不同任務。這也讓TOOL GAUGE的應用範圍極廣，並藉由機器人的優點，改善流程增加產出。舉例來說，協作型機器人可以取代射出成型機上的傳統機器人，操作壓力機和其他加工作業，甚至最終組裝也難不倒它。

工程師Ouzts期盼UR協作型機器人能承擔更多的大批量工作，包括鉚接和組裝作業。他表示：「一個特定的零件需要安裝20個鉚釘。由於量非常大的原因，我馬上就想到機器人應用。」

在解釋自己有多喜歡與機器人一起工作時，Ouzts聽起來還是有些驚訝。他表示：「我很高興能成為未來技術的一份子。機器人絕對是大多數製造業的目標方向。大家在營運中看到機器人，眼睛一定會為之一亮。」

UR5協作型機器人會在塑膠押出零件通過點膠機之前進行撿取。TOOL GAUGE從機器人能夠自動完成作業的特性中預估了產出，並且現在能夠以更快的速度生產出品質更高的零件。

為了解決點膠不一致的問題，TOOL GAUGE將UR5與Nordson的兩部式點膠機配對，使用相同的壓力進行點膠作業。如此一來，結合機器人可重複路徑，對零件進行點膠作業，就能夠達成一致的結果。

UR5 places the end cap in an actuator that clamps the cap onto the plastic panel

點膠完成後，UR5會將端蓋放置到致動器中，將端蓋壓緊到塑膠面板上。

TOOL GAUGE執行長Debbie Lee表示：「目前全國都面臨缺工的問題，因此引進機器人不只是為了取代員工，更要能與員工一起協同工作。」TOOL GAUGE的點膠應用經由協作型機器人輔助後，能與作業員一起工作。操作員能檢查作業完成的零件，取出並在致動器中放置新零件，而UR5協作型機器人則負責點膠。