是時(shí)候給折彎?rùn)C(jī)配機(jī)器人了嗎？

??回答如下五個(gè)問(wèn)題將有助于你決定是否進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)

丹.戴維斯 寫(xiě)于2009年6月 劉明星譯

一直以來(lái)，北美的鈑金生產(chǎn)商并不像世界各地的同行那樣熱衷于應(yīng)用自動(dòng)化的折彎單元。但是這種情形可能正在發(fā)生改變。下面的五個(gè)問(wèn)題將幫助鈑金生產(chǎn)商決定如何來(lái)評(píng)估是否使用機(jī)器人進(jìn)行折彎。

丹.阿倫森是俄勒岡州克拉克馬斯郡P&A鈑金有限公司的總裁，對(duì)機(jī)器人并不陌生，他的公司里有六個(gè)機(jī)器人焊接單元和一個(gè)已有12年歷史的機(jī)器人折彎單元在正常工作。

機(jī)器人焊接單元？這一點(diǎn)都不稀奇，因?yàn)楹笝C(jī)公司早就開(kāi)發(fā)出可以用抬升裝置夾持，并配有易于上手的編程軟件的焊接單元。

機(jī)器人折彎單元？那就不那么常見(jiàn)了。意識(shí)到設(shè)備的種種缺陷，北美的鈑金生產(chǎn)商普遍對(duì)是否該迅速升級(jí)自動(dòng)化折彎技術(shù)猶豫不決，他們深信只有工人的手工操作，才能保證穩(wěn)定的折彎質(zhì)量。

阿倫森主管生產(chǎn)工作已經(jīng)接近十年，十分渴望看到他的Amada Astro 100 MHE自動(dòng)化折彎?rùn)C(jī)使用得更加頻繁一些，但是他還沒(méi)有找到合適的操作工人歡迎自動(dòng)化的技術(shù)。

他說(shuō)：“這些機(jī)器只能和為它們編程或者操作它們的人做得一樣好?！痹诟f的系統(tǒng)上工作時(shí)，程序員和操作工必須要清楚一個(gè)零件如何被合適地折彎，保證生產(chǎn)效率，并且避免發(fā)生碰撞。簡(jiǎn)而言之，在過(guò)去，機(jī)器人必須一步一步地被教會(huì)如何折彎，這個(gè)過(guò)程無(wú)疑是很繁瑣費(fèi)事的。但是一旦一個(gè)零件被編好程序，自動(dòng)化折彎單元就開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，毫不停歇，毫無(wú)抱怨，效率顯著。

全球經(jīng)濟(jì)壓力迫使北美的鈑金廠(chǎng)停下來(lái)思考類(lèi)似的自動(dòng)化升級(jí)，而自動(dòng)化折彎領(lǐng)域是值得考察的領(lǐng)域。

下列五個(gè)問(wèn)題將幫助鈑金生產(chǎn)商評(píng)估是否采用機(jī)器人進(jìn)行折彎操作。

1．我是否有經(jīng)驗(yàn)豐富且精通電腦的折彎工來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)化折彎單元？

阿倫森介紹說(shuō)，讓一個(gè)自動(dòng)化折彎單元工作起來(lái)，是一個(gè)讓經(jīng)驗(yàn)豐富的折彎工人接受機(jī)器人替代人工的過(guò)程，因?yàn)樽詣?dòng)化必然造成工作機(jī)會(huì)的削減，這會(huì)招致工人們的集體排斥。鈑金廠(chǎng)的焊接工人經(jīng)歷了從排斥到接受自動(dòng)化焊機(jī)曲折過(guò)程，自動(dòng)化折彎單元的普及也會(huì)經(jīng)歷類(lèi)似的轉(zhuǎn)變。

約翰.布爾克是衣阿華州康瑟爾布拉夫斯市艾莉森自動(dòng)化技術(shù)公司的總裁，他強(qiáng)調(diào)說(shuō)折彎工必須要摒棄以往的做法，即依賴(lài)積累在小本本的小竅門(mén)手動(dòng)生產(chǎn)出一個(gè)優(yōu)質(zhì)零部件，而應(yīng)把這些竅門(mén)融入到折彎程序中，指引那些不熟練工人或機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。只有熟練工人具有樂(lè)于變革的開(kāi)放心態(tài)和勇于運(yùn)用新技術(shù)的意愿，才能保證一個(gè)自動(dòng)化單元運(yùn)轉(zhuǎn)成功。

另外一方面，菲爾.皮卡爾達(dá)，AMADA美國(guó)公司Astro 折彎?rùn)C(jī)器人系統(tǒng)的一名產(chǎn)品經(jīng)理說(shuō)，目前的軟件已經(jīng)相當(dāng)成熟，即使一個(gè)一線(xiàn)工人沒(méi)有什么經(jīng)驗(yàn)，也能很容易地上手操作大部分先進(jìn)的折彎單元。以前為了生產(chǎn)區(qū)區(qū)5000個(gè)零件，卻要花費(fèi)幾天時(shí)間來(lái)教會(huì)一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行幾步簡(jiǎn)單的折彎操作的日子已經(jīng)遠(yuǎn)去了。

2．什么生產(chǎn)任務(wù)最適合使用機(jī)器人？

布爾克說(shuō)：“這取決于生產(chǎn)的實(shí)際情況，但是機(jī)器人的適用范圍很廣?！?/span>

具體而言，布爾克指出有三種生產(chǎn)任務(wù)是適合自動(dòng)化折彎的：

第一、那種大批量且重復(fù)操作的任務(wù)，占據(jù)操作工人大量時(shí)間，并由此造成枯燥乏味的痛苦。

第二、小批量但是經(jīng)常發(fā)生的任務(wù)（見(jiàn)圖1）；

圖1（注釋?zhuān)翰粌H僅是大批量任務(wù)適合使用機(jī)器人折彎，小批量、定期重復(fù)產(chǎn)生的任務(wù)也適合。

第三、需要兩個(gè)人抬著進(jìn)料的超大型零件或者可能會(huì)給操作工造成人身傷害的任務(wù)。

阿倫森給出了自己的看法：“只要不超出機(jī)器人的工作半徑，并且也在折彎?rùn)C(jī)的負(fù)荷范圍內(nèi)的生產(chǎn)任務(wù)都是合適的。”

阿倫森說(shuō)他的自動(dòng)化單元的核心是：可以由一個(gè)操作工人就近照看一臺(tái)手動(dòng)折彎?rùn)C(jī)和一臺(tái)自動(dòng)化單元。只需要一名工人，卻可以同時(shí)在手動(dòng)折彎?rùn)C(jī)和自動(dòng)折彎單元上進(jìn)行兩項(xiàng)折彎任務(wù)，對(duì)于他而言非常有意義。和手動(dòng)折彎相比，機(jī)器人折彎需要更多時(shí)間設(shè)置，但這也是值得的，因?yàn)樯a(chǎn)效率還是明顯增加的。

3.需要花費(fèi)多少時(shí)間在編程上？

幾乎所有專(zhuān)業(yè)人士都承認(rèn)，在過(guò)去幾年里，自動(dòng)化折彎的編程技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步，可以不必非得要懂機(jī)器人工程的專(zhuān)家才能給自動(dòng)化單元編程。

一個(gè)程序員所需要的只是一個(gè)CAD模塊，提交數(shù)據(jù)后，軟件會(huì)生成一個(gè)建議的折彎順序和操作指令。在有些情況下，人們還得根據(jù)上述建議進(jìn)行實(shí)際折彎?rùn)z測(cè)，看是否合理，不過(guò)軟件開(kāi)發(fā)商指出這樣的檢驗(yàn)可能根本就是多余的。

皮卡爾達(dá)說(shuō)，現(xiàn)在的軟件程序嵌有3維模擬模塊，可以模擬機(jī)器人和折彎?rùn)C(jī)的動(dòng)作，在生產(chǎn)指令下達(dá)到機(jī)器之前，就可以模擬檢測(cè)，并從視覺(jué)上形象地確認(rèn)折彎的順序。除此之外，軟件可以就夾具選擇（見(jiàn)圖2）、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、機(jī)器人的材料端拾器選擇生成指令（見(jiàn)圖3）。

圖2（注釋?zhuān)?/span>

由于諸如自動(dòng)化夾具更換裝置的進(jìn)步，機(jī)器人折彎?rùn)C(jī)可以在不同的生產(chǎn)任務(wù)之間快速轉(zhuǎn)換。

圖3（注釋?zhuān)?img border="0" src="/admin/ewebeditor/UploadFile/20118513342903.jpg" />

在這樣的更換工作臺(tái)上，上下料機(jī)器人可以在短短的25秒內(nèi)更換材料端拾器；

在大多數(shù)情況下，編程可以在斷線(xiàn)的情況下完成，保證自動(dòng)化折彎單元不受打擾。

4. 除了資本性的設(shè)備投資之外，還需要哪些追加投資？

你不能拋開(kāi)安全來(lái)談?wù)摍C(jī)器人自動(dòng)化。這個(gè)問(wèn)題涉及一個(gè)鈑金工廠(chǎng)是否愿意投資一個(gè)有形的圍欄，或者一個(gè)更加開(kāi)放和安全的光柵來(lái)保證人員安全。兩個(gè)投資都值得考慮。

一個(gè)安全籠子是最便宜的選擇，但是它占用大量空間，這對(duì)車(chē)間布置是不太好的。以一個(gè)主流機(jī)床生產(chǎn)商測(cè)量的折彎單元為例：它占地12米長(zhǎng)，5米寬，包括了一個(gè)上下料機(jī)器人，但是不包括容納安全圍墻的空間。對(duì)于一個(gè)局促的生產(chǎn)車(chē)間而言，有安全保障的自動(dòng)化生產(chǎn)就很難實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于那些對(duì)安全光柵感興趣的工場(chǎng)主而言，要注意的是自動(dòng)化單元可能在意想不到的情況下停止工作。

布爾克說(shuō)：“安全光柵的問(wèn)題不在于不應(yīng)該被使用，而是大多數(shù)人并不知道它的界限在哪里，有些人不過(guò)是無(wú)意經(jīng)過(guò)車(chē)間時(shí)揮了一下手，就毫不知情地觸發(fā)安全光柵的光線(xiàn)，從而關(guān)閉了折彎單元?！?/span>

但是，安全光柵適合在在相對(duì)開(kāi)闊的車(chē)間里使用，對(duì)于那些嚴(yán)格限制人員進(jìn)入車(chē)間，并且清楚標(biāo)注生產(chǎn)單元邊界線(xiàn)的公司就更加適用了。

對(duì)快速更換夾具的投資以前提到過(guò)，繼這項(xiàng)投資之后的下一步，就是追加新出現(xiàn)的自動(dòng)化的模具庫(kù)的投資（見(jiàn)圖4）。

圖4（文字）：在最新一代的自動(dòng)化折彎單元里，模具可以根據(jù)程序指令自動(dòng)安裝和下載，不需要手工安裝。

程序編好后，這些模具庫(kù)自動(dòng)同時(shí)安裝和卸載在上下模具更換裝置里，這些裝置有承載模具的旋轉(zhuǎn)盤(pán)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)，把模具調(diào)整到合適位置，安裝到上下兩個(gè)夾持裝置中的一個(gè)上面。

5.如何判斷機(jī)器人的合理成本是多少？

皮卡爾達(dá)說(shuō)這主要取決于折彎?rùn)C(jī)的有效工作時(shí)間?！八鼘⒂兄谠u(píng)估是否購(gòu)買(mǎi)，“他補(bǔ)充說(shuō)。

當(dāng)你可以讓一個(gè)操作工同時(shí)照看兩臺(tái)折彎?rùn)C(jī)時(shí)候，生產(chǎn)效率的提升是非常明顯的。但是布爾克提醒說(shuō)，投資者更應(yīng)該關(guān)注的是設(shè)備的利用率。如果自動(dòng)化機(jī)床老是停機(jī)，不是在持續(xù)地生產(chǎn)零件，那么它也不會(huì)持續(xù)地創(chuàng)造出投資回報(bào)。

要提升設(shè)備利用率，一個(gè)公司應(yīng)該完善自動(dòng)化單元的各個(gè)方面。在很多實(shí)踐中，設(shè)置準(zhǔn)備的時(shí)間居然和生產(chǎn)加工的時(shí)間一樣多。如果一個(gè)自動(dòng)化單元不配套快速換模裝置還有什么意義呢？和傳統(tǒng)的兩軸后擋板相比，在一個(gè)六軸后擋板的自動(dòng)化單元上生產(chǎn)零部件到底能快多少呢？如果不是每個(gè)環(huán)節(jié)都很通暢，那么單個(gè)環(huán)節(jié)提升效率是沒(méi)有意義的。

布爾克認(rèn)為人們總是先入為主地關(guān)注生產(chǎn)循環(huán)周期的長(zhǎng)短，這當(dāng)然是需要考慮的，但是在很多實(shí)踐里，縮短生產(chǎn)的循環(huán)周期對(duì)于提升一個(gè)班次或者一天之內(nèi)的零部件數(shù)量的效果并不明顯。問(wèn)題的關(guān)鍵是要減少讓折彎?rùn)C(jī)的待機(jī)時(shí)間，讓它更長(zhǎng)時(shí)間地處于工作狀態(tài)，才真正明顯地提升產(chǎn)量?！?/span>