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机器人自动化的挑战、解决方案和好处
本文着眼于实现机器人自动化的考虑因素。
机器人自动化，结合激光检查站，可以有效和快速检查完成的零件后处理。
机器人可以安装在各种不同的方向。在这种安装中，机器人被安装在上方。
机器看护是机器人自动化最常见的应用。在这种应用中，车削中心是装载和卸载的。机器人安装底座的设计是旋转离开机器，以允许进入。
史蒂夫·拉马尔，超技术机械自动化总监
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如果不是现在，又会是何时?这可能难以置信，但尽管过去两年的经济和制造业创伤，是时候考虑将机器人自动化用于金属加工操作了。随着我们从经济困境中走出来——所有指标都表明，经济正在发生变化——我们再也不能像往常一样做生意了。
在过去，制造方法以及自动化能力和成本限制了机器人自动化的使用。机加工操作通常分为两类：零件更换相对较少的大批量运行和零件更换较多的小批量运行。通常情况下，只有大批量操作是自动化的。
2009年后的加工操作趋势将继续朝着工作量减少和工作量增加的方向发展。正因为如此，成功的商店需要比以往任何时候都更精简、更敏捷、更高效。这一成功的一个重要关键可能是机器人自动化的实现。但是商店是如何开始的呢？
也许解决机器人自动化最简单的方法是分解在车间中构成挑战的各种生产线项目，然后逐个讨论潜在的机器人自动化解决方案。然后我们再来看看机器人自动化的好处，以及早日实现它的一些激励因素。
自动化挑战
以下是在机械加工过程中实现机器人自动化的一些典型挑战。
部分演示。通常，零件是散装的，需要被引导，以便单个部件可以一致地呈现给机器人处理。这可能需要手动分段或某种类型的自动送料方法。
预处理和post操作。这些可能包括检查、手动测量和去毛刺等。通常需要将数据记录、处理和传输到机器。自动化这些过程将需要允许机器人照顾。
机访问。使用机床进行设置和更改是至关重要的。在自动化过程中，机器人系统需要停止，以允许安全进入。如果机器人照料的机器不止一台，那么两台机器的生产都将停止。根据更换刀具的频率，这可能会限制机器人自动化的可行性。
芯片管理。加工过程可能需要清理工作区工件夹持和刀具区域的切屑和纵梁。这一过程需要自动化，以便机器人装卸。根据严重程度，芯片相关问题可能是自动化实现的更大挑战之一。
过程速率。在所有加工操作中，缩短加载/卸载时间非常重要。在较小的部分，较短的周期操作，这是至关重要的。如果机器使用率或计件率比目前生产的要低，很难证明自动化是正确的。
可用空间。大多数车间设备定位为手动操作和最大限度地提高机器密度。为机器人创造装卸零件的操作空间以及安全围栏可能是困难的。
成本。在北美，机器人自动化主要是基于减少劳动力。这通常还伴随着对投资回报的短期看法。
自动化解决方案
2010年商店里的机器人解决方案在解决这些挑战方面甚至比仅仅几年前要好得多。以下是应对这些挑战的一些方法。
部分演示。虽然传统的振动解决方案可能适用于某些应用，但也有许多不适用的地方。在这些情况下，固定托盘和/或输送机可用作机器人的暂存区。由于最近技术的进步，在许多情况下，基于视觉的解决方案被证明是最灵活、成本最低的解决方案。
零件可以松散地定位到托盘，皮带输送机或振动带，在那里视觉系统将确定零件的位置和方向。然后视觉系统将信息传递给机器人，让机器人拾取零件。该视觉系统消除了零件定位细节或精密转移装置的需要，并降低了加工新零件的成本。
预处理和post操作。在许多机器装载应用中，切割时间比机器装载/卸载时间长得多。这为机器人通过二次操作加工零件提供了机会。自动测量仪的成本和性能不断提高。
单点激光、扫描激光和接触式检测仪器是机器人机器看护系统中常用的技术。与部分演示一样，基于愿景的解决方案也被证明是一个可行的解决方案。对于其他的二次加工，如去毛刺，机器人可以将零件呈现给一个安装在台架上的装置，并通过编程来模仿人工加工的运动。
机访问。随着机器人配置的巨大变化，许多替代的系统布局是可能的。一个高架机器人可以是一个很好的解决方案，为照顾多台机床，并与适当的保护，可以允许手动进入每台机器，而不关闭机器人系统。许多类型的机器人底座、底座和定位器也可以设计成允许临时重新定位机器人，以便进入机器。
芯片管理。许多芯片问题可以通过在机器中添加高压冷却剂冲洗和吹除过程或通过在机器人工装中添加吹除能力来解决。对于更严重的情况，与了解加工过程以及工装和工件夹具设计的自动化供应商合作是有益的。该供应商可能能够确定一个更好的方法来处理的部分和纳入碎屑刀片。
过程速率。计件工资只是自动化系统的一个衡量标准。一个更重要的能力度量是净吞吐量。事实证明，机器人机器加载系统的正常运行时间比类似的手动过程要高出很多。这种额外的正常运行时间创造了比手动过程更多的可用操作小时数，即使是工件速度较慢的机器人系统也可以拥有更高的净吞吐量。机器人在速度、范围和有效载荷能力方面也在不断提高。今天的机器人可能比5年前的同类机型快20%以上。
可用空间。与机器访问的挑战一样，许多空间和系统布局问题可以通过各种可用的机器人配置来解决。机器人行业安全标准最近的变化允许安全额定软限制。机器人现在可以根据安全联锁信号的状态动态定义操作空间和限制空间。这使得系统布局和访问具有极大的灵活性。
成本。在为机器人自动化辩护时，需要考虑的不仅仅是劳动力。全面的投资回报评估需要考虑到所有相关的成本和节省以及吞吐量的变化。为机器人自动化辩护也很困难，因为我们倾向于认为“一对一”——一个机器人代替一个机器，或者一个机器人代替一个操作员。
相反，我们应该看看生产区域的多个进程。在许多情况下，当我们看看更大的制造图片时，每台机器的一个操作员的情况似乎可能会变成一个操作员。
自动化优势
实现机器人自动化所面临的挑战被巨大的好处所抵消。下面列出了加工过程中最实际的好处。
过程控制。一个适当设计的自动化流程可以确保事情在应该发生的时候以及如何发生。这种过程控制的结果是减少废料，更高的质量和更多的生产量导致更高的客户满意度。
更好的机器使用。一台不运转的机器不会给商店带来收入。一个手工加工过程的典型机器使用量是65%。对于类似的自动化流程，这个数字超过90%。更好的机床使用结果，机床的投资回报更快。
更高的生产能力。机器人自动化可以让机会运行未调整的操作。由于过程控制和机器使用，这提供了额外的生产增加。
更好地利用劳动力。任何公司最灵活、最有价值的资源就是员工。更好地利用该资源不一定是为了机器维护，而是为了机器设置和其他可能不适合自动化的操作，例如零件准备、二次操作、质量控制功能、包装等。
的灵活性。通过更好地响应不断变化的生产需求，快速响应创造了当今市场所需的更精简、更敏捷和更高效的运营。
额外的奖励
上面列出的自动化的好处告诉我们为什么我们应该自动化。现在是时候努力研究机器人自动化了，原因有两点。
经济复苏。虽然大多数专家都同意经济正在恢复，但问题是“多快？”大多数公司都感受到这种不确定性，并因此不愿意快速增加劳动力。这与雇用能够增加生产的必要性冲突。用于加工操作的机器人自动化提供了良好的替代方案。
未来可用的劳动力资源。在未来5到10年，据估计，大约40%的制造业熟练贸易劳动力将离开制造业。如果我们即将到来的劳动力正在接受培训以填补这一缺口，这就不是一个大问题，但不幸的是，多年来，我国的教育趋势没有集中在制造业和相关行业。
除了技术贸易问题，婴儿潮一代的就业泡沫即将破灭。据估计，在未来10年内，大约7000万婴儿潮一代将退休，4000万新工人将进入劳动力市场。制造业将受到重创。
自动化成功的关键
成功归结为常识。注意哪些应用程序被选择为可行的自动化候选程序;小心你的伴侣，保持忠诚。许多机器人项目都失败了，因为第一次使用机器人的人试图将最困难的操作自动化，他们与一家不懂机械加工的自动化公司合作，或者没有参与和培训车间的人员。
机器人自动化的潜在候选产品在其车间可能具有以下一个或多个特征:多个零件或零件族的相似流程;生产不一致的加工区域(问题区域);使用不良的机器;有人体工程学问题的零件和工艺;和多机/多步骤生产领域。另外，将净吞吐量与实际计件率相比较也是很重要的。
要选择合作伙伴，不要找零部件供应商;寻找工艺供应商。理想情况下，它是一家了解加工过程和机器人自动化过程的公司，这样它就可以评估特定于车间应用的过程、工具和工件夹具。该供应商应该有一个可靠的记录，提供机器人机器照管系统。
此外，合作伙伴应该是一家愿意并能够接受总交钥匙责任的公司，其中包括从开发加工过程到完成设备安装的一切。
虽然这几年很艰难，但美国制造业将会恢复元气，更多地使用脑力，更少地使用体力。现在正是时候。
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